地质学基础实习指导
实习二火成岩的认识
一、目的要求:
了解火成岩的一般特征,认识几种常见的火成岩,学习肉眼鉴定火成岩的方法。
二、肉眼鉴定火成岩的方法
肉眼鉴定火成岩的主要依据是组成岩石的矿物成份、结构、构造等特征。一般可遵循下列步骤来观察鉴定。
1、野外肉眼鉴定火成岩,首先应根据野外产状及岩石的结构区分出深成岩、浅成岩、喷出岩。
2、其次观察岩石总体颜色。一般颜色较浅者为酸性或中性岩类,颜色较深者为基性或超基性岩类。当观察岩石的颜色时,注意是指它总体的颜色,这可从较远的距离来观察。描述时,对新鲜面颜色与风化面颜色要分别描述。
3、观察岩石中主要的物质成分。这主要用学过的肉眼鉴定矿物的知识来认真观察鉴定。常借助于放大镜。鉴定矿物时,应抓住各种矿物最主要的特点,如利用颜色的深浅,可把所见岩石中的矿物分开深浅两类,然后再利用其他特点进一步区分。如石英呈粒状(他形),具脂肪光泽,无解理据此可与板柱状,玻璃光泽有两组解理的长石相区别;正长石和斜长石又可根据它们的各自的双晶和参考颜色相区别。角闪石常为长柱状。横断面呈菱形,有两组斜交的解理,辉石常短柱或粒状,呈短柱状者其横断面近于方形,两组解理近于直交。
4、观察岩石的结构和构造特征。岩石中矿物成分不完全明显,呈细粒、隐晶质、玻璃质结构的岩石,应特别注意有无斑晶,斑晶的矿物成分,基质的颜色和构造特征,区分显晶质、隐晶质和玻璃质。再根据斑晶成分和基质特征确定是浅成岩或喷出岩,定出岩石类型和名称
三、思考题
花岗岩与闪长岩在颜色、矿物成分、结构、构造等方面有何不同?
四、岩石的描述
(用于土木工程2005级)
一、实习目的及要求
1.土木工程地质是一门实践性很强的专业基础课,进行工程地质野外实习是非常重要而且必不可少的一环,可以有效地强化理论教学效果,提高同学们对工程地质基础知识、常见工程地质问题及其处理、不良地质现象及处理的感性认识。
2.要求同学们认真对待此次实习,服从安排,统一行动,认真作好实习笔记,多看、多问、多思,实习完后一周提交《土木工程地质实习日记》及《土木工程地质实习报告》。3.每位同学须带笔记本、笔;有照相机的同学最好带相机。4.每一位同学都必须参加本次工程地质野外实习,不得无故缺席。
5.本次实习记1个学分,野外实习成绩由两部分组成:实习日志及实习成果报告各占30%,实习期间表现占40%。
二、实习内容
观察点1:岳阳市体育馆西侧金鹗山隧道工程人工开挖剖面实习1.地层及岩性、岩层层理、节理的观察;
2.高陡边坡的坡度、台阶设置情况;高陡边坡顺岩层面的崩坍、滑坡现象观察; 3.隧道位置的选择与岩性、岩层走向的关系观察; 4.风化壳的认识。
观察点2:郭镇岳兴公路沿线(岳阳职院至茅栗铺)1.地形、地貌、地层岩性的认识;
2.断层的形成机理,断层面、断层破碎带、断层裂隙、断层劈理、断层破碎带及裂隙充填的石英脉、断层伴随的牵引现象,如断层面形成的弯曲现象等; 3.褶皱的认识及其形成机理。4.风化壳的认识。
观察点3:岳阳市南湖广场岳洲帝苑勘察现场实习1.认识不同型号的钻机、钻进方法、钻探操作过程 2.了解野外钻探岩性记录内容 3.现场认识钻探孔的布置 4.认识现场原位测试
三、概念提示
褶皱构造:层状岩层呈一系列的波状弯曲而未丧失其连续完整性的构造称褶皱构造,它是岩层塑性变形的结果,是地壳上广泛发育的地质构造基本形态之一。褶皱的基本形态是褶曲,是岩层的一个弯曲,其基本形态有背斜和向斜。背斜在外形上是一个中部向上拱起来的弯曲;向斜是一个中部向下坳陷的弯曲。
裂隙的一般概念:岩岩沿断裂面无显著位移的断裂构造称为裂隙。常成群出现,作有规则的排列。裂隙有开口的、闭口的和隐蔽的,开口裂隙具有明显的空隙,两壁有些张开,往往是地下矿液和地下水活动通道。闭合裂隙为肉眼可见,不具明显开口,两壁紧接。隐蔽裂隙显示为毛发裂纹,一般肉眼不易觉察,岩石受打击沿此面破裂时,才显现出来。原生裂隙:指岩石在成岩过程中形成的裂隙。
次生裂隙:指岩石成岩以后受外界机械力和应力作用下形成的。如:风华裂隙是风化作用形成的裂隙,它一般在地面或接近地面的岩石中较为发育,一般不太规则,延伸不远。
减压裂隙(卸荷裂隙):当侵蚀、风化、剥蚀作用使岩石释放上覆地层的自重压力时,便形成减压裂隙,在地表附近、坑道、河谷岸坡及冲沟边均可能产生此种裂隙。
构造裂隙:伴随构造运动过程中形成的裂隙,一般较为发育。
劈理:岩石受力变形,沿着一定方向分裂成平行的或大致平行的密集薄层或薄板状的细微构造。
断层:岩体沿断裂发生显著相对位移的断裂构造。
五、实习参考资料
参见“岳阳地区地层、地形、地貌、地质构造简介”
岳阳地区地层、地形、地貌、地质构造简介
一、区内地质条件
(一)地貌地质 1.地貌概况
岳阳市位于低山丘陵与洞庭湖平原的接壤地带,地形地貌严格以基底构造土马坳扇形背斜、盖层构造郭镇向斜、路口铺向斜和北西向及北北东向断层为主体的区域地质构造复合作用控制。
现今地貌景观东高西低,呈微波状起伏向洞庭湖倾斜,地形总体走向由西向东呈北北东、北东向阶梯状带状分布,其地貌类型有构造剥蚀丘陵、山丘岗地、冲湖积平原、河湖漫滩、阶地及湖泊、冲沟、水系等。由于受不同内外动力地质作用的长期改造,显示不同的特征,下面依其形态特征和成因类型分述: 2.地貌类型
(1)构造剥蚀丘陵(高丘)
在赶山---甄壁山一带由硅质岩类硬质岩石形成垄状丘陵,地面高程100-139.54米,自然坡角17-27度,以陡坡为主,西坡临湖地段为陡坡,坡顶见较薄的残坡积物,北坡坡脚地带有较厚的山麓堆积相冲洪积物。
路口铺向斜南北两翼,山势走向均与构造线一致,在路口铺向斜北翼的花园坡---陆城马鞍山一带震旦系长石石英砂岩、硅质岩难于风化,形成长条形垄状山脊。
在白泥湖北罗士坡---庙山一带,寒武系五里牌组页岩、泥质粉砂岩夹隐晶质白云岩组成单面残山和高丘岗地。
路口铺向斜南翼即一O七国道南山,由震旦系、寒武系地层形成长条形的低山丘陵,大部分地段自然坡角为大于25的峻坡,坡间冲沟发育呈“V”字形,山前地带见较厚的冲洪积物堆积。
路口铺北至长炼垄口一带为向斜北翼岩层,由绿泥石千枚岩、粉砂质板岩、变质粉砂岩形成地面高程为100---208.6米的低山丘陵,丘间冲沟发育,冲沟内及山前地带有较厚的冲洪积物堆积。
岳阳市远离河湖的东部地区,北西向土马坳扇形背斜褶皱基底形成构造剥蚀丘陵区。岳化总厂剥蚀丘陵区:岳化总厂厂后区含厂大部分地段,地面标高在100---435.6米,地形切割强烈,自然坡角大部分为大于25度的峻角,岩石裸露,丘间大小冲沟、沟谷发育,并发育有小河谷,除小河谷内见冲积物堆积物外,坳沟、冲沟内均已堆积较厚的冲洪积物堆积层。
(2)构造剥蚀丘岗(中丘)
a.白石岭构造剥蚀丘岗区(即城陵矶经济技术开发区白石岭小区):海拔高度在50—101.09米,自然坡角在部分地段在15—16度之间,为陡坡,局部为大于25度的峻坡,丘顶、丘坡岩石裸露,地貌特征为岗丘和冲沟交替出现,大小冲沟发育,由大小冲沟组成树枝状冲沟,沟底呈“V”字形,沟内见3—5米厚的冲坡积物,丘间部分地带为浅而宽的堆积沟谷,有白石岭至北港常年流水的北港河谷,冲堆积物厚度一般3—5米,最大厚度可达10余米;由北港五七渔场至冷水铺方向的沟谷和湖沟联为一体,受内湖水涨水落影响,北港河谷、大桥湖岩边缘地带形成侵蚀堆积阶地,阶面平缓,向河湖倾斜。b.金鸡山---金鄂山构造剥蚀堆积丘岗区:
位于南湖大道中段两侧。地面标高50-96.4米,由冷家溪群泥质板岩和粉砂质板岩、变质粉砂岩组成不规则的岗丘,自然坡角15-25度,为陡坡,局部大于25度,为峻坡,大部分地段岩石裸露,丘顶、丘坡见较薄的残坡积物,植被发育,丘间冲沟,量“V”字形,沟底大部分被冲坡积物充填。
c.岳化总厂有丘岗区:云溪镇及云溪至临湘公路两侧和岳化总厂厂前地带,地面高程50-100米,其中龙王山、大伏牛山、笔架山为独立山丘,区内山丘和冲沟、坳沟交替出现,大小冲沟成树枝状展布,丘顶、丘坡大部分地段岩石裸露,部分地段见较薄的残坡积物,冲沟、泑沟及坡脚地带见较厚的冲坡积物堆积。(3)剥蚀侵蚀堆积丘岗(低丘): a.南津港---芭蕉湖侵蚀剥蚀堆积丘岗区
本区南起南津港北至芭蕉湖,从南津港至东风湖段呈北北东向展布,然后由东风湖到芭蕉湖段则呈北东向展布,总体由西向东呈阶梯形带状分布,西以湖岸陡坡和洞庭湖相接,东与白石岭构造剥蚀岗地区相连。
本区主要特点由缓丘岗地和坳沟交替出现,波状起伏,但以丘岗为主体,冲沟相辅,除湖沟有水外,少见冲沟,有则短小,其中大致可分为以下三种情况:
情况一:由南津港经岳氮、水泥厂、城陵矶粮库一线沿湖相隆起为剥蚀堆积区。
情况二:由南津港千亩湖经火车站、梅溪桥、汴河园、青年堤、东风湖、吉家湖至城陵矶为北北东、北东向坳沟侵蚀堆积带。
情况三:南起电机厂,经广场、粮食局、东茅岭、枫桥湖、岳纺、洞氮、城陵矶、肉联厂、岳阳造纸厂相对隆起为肃蚀侵蚀堆积区。
往东由大桥湖、花板桥---铁炉村---余家垅至东风湖良田水库和由铁炉村至七中、琵琶屋,后经刘家坡、李家坡、潘家塘、许家垄、华能电厂到芭蕉湖口为北北东向坳沟,由李家坡分支经岳阳北站至芭蕉湖坳沟,为侵蚀堆积带,坳沟具有往北分支,往南复合的特征,坳沟多呈“V”字型,丘岗与其交替出现。
本区除部分岗顶见有岩石零星出露和复盖较薄的残坡积层外,大部分土丘岗顶、丘坡脚及坳沟地带均复盖有不同厚度的冲坡积物。b.近滨阶地侵蚀堆积丘岗区:
大桥湖、东风湖、吉家湖近岸为侵蚀堆积阶地,倚湖傍水,湖港支汉纵横,自然坡角在5-20度,大部分地段为斜坡,局部为陡坡,因受流水变迁,沉积往复变迁影响,堆积物厚度在横向和垂直方向上变化都较大,一般厚3-9米。d.长炼溶蚀侵蚀堆积丘岗区:
在长岭炼油厂及以西地段原始地貌为溶蚀洼地,由厚10-20余米的残坡积红粘土低丘岗地,在厂南鄂家山,白云质灰岩裸露,形成与构造线方向一致的长垣溶蚀残丘。(4)侵蚀阶地型堆积丘岗区
湖滨---黄沙湾、北门渡口、城陵矶等地长江、洞庭湖岸地带组成阶地型侵蚀堆积丘岗。a.湖滨---黄沙湾侵蚀型规程阶地
在湖滨---黄沙湾一带沿湖地带,在东西1-2千米范围内。按堆积类型可分IV级掩埋阶地和III级上迭阶地。
IV级掩埋型阶地:分布湖滨---黄沙湾古河道内,为掩埋型阶地,由中更新统下组河湖交替相含砂粘土、含粘土砂砾、砾质砂组成,大部分地段被上迭III级阶地掩埋。
在南津港南岸一带为基座阶地,由中更新统下组山麓冲---洪积成因的含粘土砂、砾石、卵石、巨石混杂堆积而成。
III级上迭阶地:湖滨---黄沙湾上迭阶地座落在掩埋型IV级阶地之上,由中更新统上组网纹红土,含粘土砾砂、含粘土砂砾石层组成,具明显二元结构。一般厚度4.9-26.68米,最大厚度可达49.95米,阶面微向洞庭湖倾斜,高出湖水15-30米,阶面标高在45-55米之间,阶地前缘与湖岸接触处有冷家溪群板岩和震旦系石英砂岩出露,形成湖蚀陡坎或新月形湖蚀台地。
b.城陵矶侵蚀型堆积阶地:
城陵矶侵蚀型堆积阶地,主要有河流冲积III级基座阶地,阶地前缘在岳阳造纸厂和岳阳电厂一带,在长江边陡坎见强风化板岩岩层露头。城陵矶粮库---洪山矶一带为阶地后缘,阶面标高45-50米。阶面向长江方向倾斜,III级阶地由网纹状粘土砂砾石层二元结构堆积物组成。上复地层网纹状粘性土和砂砾石层二元结构层构成上迭II级阶地。
在华能电厂北、纸厂芦苇场冲湖积平原区,I冲湖积层组成级上迭阶地迭加其上。c.北门渡口侵蚀堆积阶地: 在北门渡口九华山一带为III级基座阶地和II级上迭阶地,III级基座阶地见较薄的网纹状粘性土层,座落在强风化板岩之上,II级上迭阶地由含粘土细中砂、中细砂组成垣状山丘,阶面标高34.85-57.50米,高出湖水位11-25米。(5)冲湖积平原区: a.河湖高漫滩
高漫滩一:北门渡口河湖高漫滩
北门渡口、东风渔场,由于人工围堤形成高漫滩,为I级上迭阶地,从上至下为粉质粘土、粉土、含淤泥质粘土及中细砂组成。阶面标高18.9-32.76米,向洞庭湖倾斜,堆积厚度8.3-12.90米,最大厚度20多米。高漫滩二:城陵矶北河湖高漫滩
分布在岳阳造纸厂芦苇场、华能电厂北至松阳湖农场一带湖漫滩平原和冲湖积平原边成整体,宽度2-3公里。在岳阳造纸厂和华能电厂地段由粉质粘土、粉土、含淤泥质粘性土、中细砂组成,堆积厚度在13.51-15.30米,阶面标高22.38-33.90米。向长江倾斜,上迭在III级基座阶地和II级上迭阶地之上。高漫滩三:陆城废弃机场高漫滩
为长江河漫滩冲积平原,由冲积粉细砂、粉土、冲积粘性土组成。b.河湖低漫滩
湖滨---黄沙湾西岸滩地带,南津港铁路桥西及沿东洞庭湖东岸为低漫滩,丰水季节水淹,枯水季节水退,水涨水落,从上至下由淤泥质土类、中细砂、粉质粘土组成。(6)岩溶平原区:
场区北路口铺、长炼、白泥湖一带,由基底岩石为碳酸盐类易溶白云质灰岩,其上有较厚的残积红粘土和冲洪积、冲坡积物复盖层。地形平坦,形成溶蚀平原。
(二)地层
区内地层以第四系复盖层和组成褶褶基底的冷家溪地层分布最为广泛。大桥湖南岸---湖滨一带郭镇向斜内,主要有震旦系、寒武系下统地层。陆城---长炼---路口铺一带临湘向斜中有震旦系、寒武系、奥陶系、志留系地层出露。详见“岳阳地区地层综合柱状图” 1.元古界冷家溪群(Ptin)
第三岩组(P3tin):灰绿色中原厚层状粉砂质板岩、绢云母千枚岩与灰绿色厚层变质砂岩、细砂质板岩组成三至五个韵律层。
在吉家湖---冷水铺北红光、海家屋、城陵矶一带至云溪地区出露。分布于冷水铺以南和云溪、路口、陆城区内部分地区。
第二岩组(P2tin):灰绿色绢云绿泥石千枚财、变质粉砂岩、变质细砂岩。
在临湘向斜北翼至长炼、陆城一带变质较深为绢云母绿泥石千枚岩。在云溪、冷水铺至南湖一带为粉砂质板岩夹泥质板岩和泥质板岩夹粉砂质板岩互层。
2.震旦系:震旦系地层不整合在冷家群地层之上,郭镇向斜和临湘向斜岩性差异。a.临湘向斜
震旦系下统陆城组(Zal):灰白色紫灰色石英砂岩含砾长石石英,凝灰质砾岩
南沱组:灰白色含砾石英砂岩、粉砂岩、长石石英砂岩
陡山沱组(Zbd):灰色、深灰色黑色硅质页岩,炭质页岩夹微晶白云岩
震旦系上统灯影组(Zbdn):深灰色、灰黑色薄至中厚层硅质岩夹碳质页岩和硅质页岩。b.郭镇向斜
震旦系下统莲沱组(Zal):上部瓦灰色泥质、粉砂质板状页岩、中部长石石英砂岩、下部深灰色变质石英砂岩夹粗砂岩
南沱组:上部灰绿色冰碛砾泥岩、中部紫红色含铁泥质板状页岩;白色、浅黄色中---细粒长石石英砂岩,下部灰色冰碛砾泥岩。
陡山沱组(Zbd):上部灰黑色薄层粉砂质、硅质、炭质页财和中厚层状黑色硅质炭质页岩夹薄层硅质岩;中部深灰色条带状含炭质微粒白云岩,局部夹硅质炭质页岩,下部黑色硅质、炭质页岩和薄层硅质岩、灰白色白云岩。
震旦系上统灯影组(Zbd):上部中厚层状硅质岩,局部具条带状构造,中部薄层状硅质页岩夹少量中厚层硅质岩,下部中厚层状硅质岩。
寒武系:寒武系地层仅在临湘向斜两翼出现,湖滨寒武系地层被较厚的第四系土层复盖。
羊楼洞组(ey):黑色炭质页岩,炭质粉砂质页岩、炭质泥岩、下部夹薄层硅质岩
五里牌组:黄褐色、黄绿色页岩、粉砂质页岩,下部夹隐晶质白云岩
清虚洞组:灰色、深灰色薄至中层状白云质灰岩、白云岩,下部夹钙质页岩。
高台组:灰色、灰白色白云岩。
奥陶系与下伏寒武系地层呈整合接触。
六分乡组:灰色、灰黑色厚层泥质条带灰岩夹黄色页岩
红花园组:灰色、深灰色生物碎屑灰岩
大湾组:紫红色薄至中厚层瘤状灰岩、泥质灰岩夹灰绿色瘤状灰岩和黄绿色页岩。
牯牛潭组:灰紫色厚层龟裂纹灰岩
临湘组:灰色、灰绿色中至厚层状瘤状灰岩
五峰组:黑色炭质页岩、硅质页岩、薄层硅质岩
志留系:黄绿色、灰绿色页岩、粉砂质页岩夹粉砂岩。与下伏五峰组呈假整合接触。
第四系:
全新统:腐质土、粉质粘土、砂、砂砾;粉质粘土、淤泥质粘性土与粉土、中细砂交互成层。
上更新统白水江组:上部黄褐色砂质粘土、下部灰、黄褐色砂砾层。
中更新统(白沙井组):上部网纹状粘性土、下部砂砾、卵砾石层及上部浅黄色中细砂、下部粘土层和中细砂。
下更新统:上部半胶结粘土质含砾粗砂及粘土层,下部松散砂、砾石层。
(三)构造
本区大地构造位置位于扬子准地台江南地轴北缘。岳阳市处于区域东西向构造和北东向构造的复合部位,区内主要褶皱构造有北西---北西西向分布的土马坳扇形背斜,为基底构造。盖层构造有临湘东西向向斜,北西向郭镇向斜和北东的洪湖---湘阴断裂,即晚近期有所活动而控制第四纪沉积的湘江断裂构造。详见构造纲要图。1.褶皱构造 a.土马坳扇形背斜 b.郭镇向斜 c.临湘向斜 2.断裂构造
a.洪湖---湘阴断裂(湘江断裂): b.区内断裂构造 长炼断裂带
赶走山冲断层(走向断层)牛马冲断层 陈直咀---湖滨断层 3.晚近期构造活动特点
洞庭湖长江东岸湖泊分布,一系列水系受北北东、北西和东西向构造的复合控制。区内新构造活动具有继承性特征,侵蚀地形的地貌景观,阶地发育更是反映振荡抬升运动的直接形象,第四形沉积物展布,河流湖泊变迁,差异性升降,新构造活动裂隙均与构造活动有关。a.差异升降运动
中更新世早期除湖滨---黄沙湾一带有河流堆积物和南津港南岸有泥石流相堆积外,区内处于相对稳定和上升剥蚀阶段。
中更新世早期地壳上升,在河湖沿岸形成IV级阶地,整个区域处于上升剥蚀阶段。
中更新世晚期,区内普遍下降,低洼地区普遍接受沉积形成III级上迭阶地和基座阶地。
中更新世末期,地壳运动又以上升为主,该段地层遭受剥蚀。
晚更新世晚期新构造运动差异性更加突出,在城陵矶纸厂北和北门渡口,道人矶一带接受了河湖相沉积。其余地段均处于相对稳定和遭受剥蚀阶段,在更新世末期再度剧烈抬升,形成II级阶地,抬升幅度大,形成砂山,高出最高洪水位34米左右。
进入全新世后北门渡口,岳阳楼一带仍继续慢抬升,只在湖汊、溪沟接受湖沼沉积,区内差异性沉降明显,因此也是造成岳阳楼差异沉降下沉、开裂变形的主要原因。b.断裂新构造活动
据水文玩弄队资料,湖滨黄沙湾10ZK3钻孔在38.8米和75.5米处见断层擦痕面,湖滨关门山湖蚀崖上中更新统上组地层中见清晰的小断层。
在洞氮厂厂门左侧公路坡剖面,中更新统地层网纹状粘土中见一组走向北东50度,倾向北西的断层。裂隙带密集排列。
班级: 姓名: 学号: 日期:
一、实习目的
地质学野外实习是地质学课堂教学之后的重要实践环节。它的任务是使学生巩固、消化已学的理论知识,初步学习野外工作方法,进行野外基本技能的训练,培养观察地质现象的能力,为后继专业课打下一下的基础。
二、实习内容
一)、路线地质教学阶段:从单一的地层、岩石、构造教学路线入手,重点培养学生识别和分析地质现象的能力,并进行野外工作方法的基本训练,1.学会地质野外记录。
2.进一步熟练掌握罗盘的使用方法。
3.观察、识别各种基本地质现象,掌握其记录描述方法:
(1)岩矿的野外命名及描述,标本的采集,岩性变化的观察与记录。野外实习中认识实习地区常见岩石,主要为沉积岩,少量火成岩。了解岩石的岩性包括矿物成分、结构、构造及了解矿物的集合体。
(2)地层的观察:野外实习中熟悉实习地区各不同地质时代的地层,包括群与组,弄清岩层产状,地层之间接触关系。
(3)古生物化石的采集、编录及初步鉴定,在地层中产出特点的观察与记录。(4)褶皱、断裂等各种基本构造现象的识别与确定,构造在空间的变化及其特征的观察和描述。
二)、编写地质调查报告:按以下几方面完成地质调查报告编写任务:以前言、地层、构造、侵入岩、矿产资源、地质发展史、结束语等。
三、实习区概况
1、大同煤田位置
大同煤田位于山西省北部,在大同市西南约20km,地理座标为东经112°30′-113°15′,北纬39°35′-40°12′,跨越大同、左云、右玉、怀仁、山阴五个县市.形状近似椭圆。长轴方向为NE-SW(北东-南西),总面积为1827km2。聚煤盆地整体呈似长方形,四周群山包围,西面有西石山脉,南面有海拔1976米的洪涛山,东南为海拔1714米的口泉山,东北部以青磁窑断层为界。
大同煤田含有C-P煤系及J煤系。其中C-P煤系面积为1739km2,J系面积为772km2,两煤系重叠面积为684km2,为双系煤田。
2、大同煤田交通
大同市地处山西、陕西、内蒙三省交汇处,交通十分便利,因而大同矿区内的煤炭资源运输能力也大大提高。北面的京包与北同蒲铁路都通过大同市,大秦线、北同蒲电气化铁路和京大、大运高速公路都已建成通车运行。区内还有大同至王村铁路专线,另外公路纵横交贯,运输方便。(如图2-1)
图2-1大同聚煤盆地交通位置图
3、自然地理
大同市位于山西省北部,地处黄土高原东北边缘。北以外长城为界,与内蒙古自治区相邻,西、南与本省朔州市、忻州地区相连,东与河北省相接。本矿区属黄土高原平缓丘陵区,大面积被第四系黄土覆盖,地势较为平坦,平均海拔1056米,黄土冲沟发育,呈树枝状展布。
大同处温带大陆性季风气候区,受季风影响,四季分明,春季干旱,风沙大,气候干燥,风沙严重。冬季漫长而寒冷,夏季炎热,昼夜温差大,年平均气温3.6-7.5℃,极端最高气温为37℃,极端最低气温为-26℃。日温差一般在20℃左右,最冷月为1月份,平均气温是-11.3℃。
降水量主要集中在7—9月间,占全年降水量的60%-70%。年最大降水量为520mm,年最小降水量为138mm,年平均降水量为400mm左右。
大同市是全国著名的煤炭生产基地,有悠久的煤炭开采历史,被誉为“煤都”,采矿业极为发达,工业基础雄厚,有全国著名的大同煤矿集团公司,生产规模大,装备水平高,开采技术先进,随着近年来各种技术交流活动的增多,有力地带动了地方煤炭工业的迅速发展,提高了地方煤矿的技术水平。大同旅游业也较为发达,有闻名中外的世界文化遗产云冈石窟、华严寺、九龙壁等国家重点文物保护单位。纵观大同地区的经济是以能源、重化工等产业为主。
三、实习区内地层
本区地层属华北型,除较普遍缺失中上奥陶统至下石炭统,三叠统,就华北型地层而言,该区地层出露较全。各单位地层划分标志清楚,地层特征具一定代表性,全区范围内所出露的地层有太古界的阜平群,下古生界的寒武系,下奥陶统、古生界的上石炭统至二叠系,中生界的侏罗系,白垩系,新生界的第四系。本区地层,自下至上简述如下:
1、太古界阜平群(自己写符号):岩性为肉红色,浅灰色花岗片麻岩,含有伟晶岩脉侵入体,厚度巨大,达数千米。
2、古生界:
(1)寒武系下统馒头毛庄组():
岩性为砖红色、紫红色页岩和灰紫色白云质泥质灰岩互层为主,页理发育,页理面上具有石盐假晶,本组底部为一层含砾的钙质砂岩,平均厚53m,与下伏太古界阜平群为角度不整合接触。(2)寒武系中统徐庄组():
底部为一层4-6cm的角砾状白云质灰岩,往上是猪肝色、紫红色页岩,夹灰绿色页岩及薄层泥灰岩,页理上具有石岩假晶,本组上部为灰色结晶灰岩夹薄层鲕状灰岩,厚79m,与下伏馒头毛庄组为整合接触。
(3)寒武系中统张夏组():
下部为灰色中到厚层状鲕状灰岩,中部和上部也以鲕状灰岩为主,中夹厚层泥质条带灰岩和生物碎屑灰岩,厚179m,与下伏徐庄组为整合接触。
(4)寒武系上统崮山组:
以竹叶状灰岩和泥质条带灰岩互层为主,底部竹叶体的的边缘为紫红色,中部夹生物碎屑灰岩,上部以结晶灰岩为主,夹鲕状灰岩及泥质条带灰岩,厚53m,与下伏张夏组为整合接触。
(5)寒武系上统长山组:
岩性为紫红色,薄层至中厚层竹叶状灰岩,夹薄层灰紫色灰岩、页岩及生物碎屑灰岩,厚19m,与下伏崮山组为整合接触。
(6)寒武系上统凤山组:
底部为一层灰黄色含生物碎屑灰岩,下部为厚层状灰黄色泥质条带灰岩与薄层竹叶状灰岩互层为主,上部为灰黄色厚层结晶白云质灰岩,顶部为灰黄色竹叶状灰岩与中厚层结晶状灰岩互层,厚83m,与下伏长山组为整合接触。
(7)奥陶系下统:
岩性以薄至厚层结晶白云质灰岩为主,中夹薄层泥灰岩及黄绿色灰岩,靠底部灰黄色薄层泥质灰岩、竹叶状灰岩、黄绿色钙质页岩三者互层。厚68m,与下伏寒武系为整合接触。
(8)石炭系上统本溪组:
本溪组底界自平旺一旧高山一线以南覆于中奥陶统灰岩剥蚀面之上,此线以北覆于中、下寒武统灰岩之上,至十里河以北尖灭,与中奥陶灰岩呈平行不整合接触,在奥陶系侵蚀面上往往有一层褐铁矿,鸡窝状分布(山西式铁矿)。自上而下,岩性分别为
底部浅灰色铝土岩(G层铝土矿层位),层位稳定;下部时有紫红色山西式铁矿,厚度变化大,不稳定,与下伏奥陶系灰岩平行不整合接触,泻湖相沉积。
中上部以灰白色、灰褐色粉砂岩与细砂岩互层为主,下部含1-3层棕色、黑褐色灰岩,有时可夹一层薄煤层。
上述岩性特征表明本溪组地层以粉砂、泥岩为主,粗碎屑岩含量较少,此外出现碳酸盐岩;粉砂岩中碎屑成分主要为石英、长石、岩屑等;粗碎屑岩中则以纯净的石英砂为主。前人认为本溪组沉积时海水进退相对频繁,主要为潮坪一泻湖相沉积。本组厚度一般为30m,最大厚度在南部酸茨河达65m,呈南厚北薄至剥蚀尖灭。
(9)石炭系上统太原组:
底部为一层灰紫色、灰白色含砾粗砂岩(K11),分选不好,厚4-6m,钙质胶结,往上为砂岩、页岩、灰岩和煤层,含煤10层,其中6层比较稳定,为可采煤层,其余煤层不稳定,局部可采。
主要为一层巨厚的砂砾岩、含砾粗砂岩、中粗砂岩,即小峪砂岩。韵律分选明晰,多阶性,大型交错及缓斜层理发育,具有冲刷面。其间夹4、5号煤层,局部具有工业价值,两层之间砂岩分别为东山砂岩、偏岭砂岩。再上为大同煤田上部的巨厚主要可采2、3号煤层。
以上表明太原组地层中粗碎屑岩较本溪组增多,粉砂岩、泥岩含量减少,煤的含量最高。粗碎屑岩在底部为石英砂岩,中部为石英杂砂岩,上部为长石岩屑石英杂砂岩等;泥岩以高岭石、水云母为主。前人的研究认为太原组沉积物经历的搬运和筛选作用较本溪组弱,主要反映了过渡相一陆相的沉积,沉积环境为三角洲前缘环境。
太原组厚度一般为80一100rn,最厚在楼子沟附近达186m,平均厚113m,与下伏本溪组为整合接触。总的趋势南厚北薄,由130-50m逐渐向北被剥蚀变薄,至云岗十里河以北尖灭。含煤总厚0.06-47.45m,平均厚为17m,含煤系数20%。
(10)二叠系下统山西组:
底部为一层灰白色中粗砂岩与砂砾岩,厚3-6m,往上为灰白、灰黄色砂岩和灰色粉砂岩层。中下部含煤1-4层,由上向下编号为1、2、3、4,其中1号煤层比较稳定,局部可采,其它不可采。厚45-60m,与下伏太原组为整合接触。
山西组地层中粗碎屑岩含量较本溪组、太原组增多,而粉砂岩、泥岩含量则介于本溪组和太原组之间,煤层含量次于太原组。粗碎屑岩主要为长石(岩屑)石英杂砂岩等。粉砂岩、泥岩中为碎屑与高岭石共有的特征,前人研究表明山西组沉积地层主要为陆相河流沉积。
本组厚20一80m,一般约为50一60m,最后在鹅毛口北魏家沟达90m,大致呈南、南东厚,北、北西薄的趋势,至忻洲窑一新、旧高山以北隆起剥蚀尖灭。沉积环境属于山前平原的曲流河沉积。含煤总厚0.16-10.63m,平均厚为3m,含煤系数4%。
3、中生界
(1)侏罗系下统永定庄组: 由紫红、灰绿、灰白、灰黑、黄褐色碎屑岩组成,下部为粗砂岩,中上部为中细砂岩、粉砂岩和泥岩,颜色自底至顶,由浅变深,越往上紫红色越深,厚70-250m,与山西组呈平行不整合接触。
(2)侏罗系中统大同组:
底部为一层灰白色含砾粗砂岩往上为粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层。含煤20层,其中可采10多层。厚234m,与下伏永定庄组为整合接触。
(3)侏罗系上统云冈组:
底部为一层厚5-18m的石英质砾岩(K21)往上有砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩,厚140多米,与下伏大同组为整合接触。
(4)白垩系:分布于煤田的西北部地区,岩性主要为各种碎屑岩和火山喷出岩,厚100多米。与下伏云冈组为角度不整合接触。
4、新生界:
老第三系:分布于煤田西北边缘地区,岩性主要是未胶结的砂、砾岩,夹有褐煤,厚250m左右。
第四系:黄土的各种松散沉积物。
四、实习区地质构造
1、大同煤田的构造概况
大同煤田呈一北东30一50℃走向不对称向斜,东翼陡而窄(倾角40一60°,西翼宽缓(倾角3-7°);北起云岗东北,西南经北羊路、庙湾、马道头,南至玉井,东西宽约30km,向斜轴延伸长约50km(图4-1)。
煤田大地构造位置位于内蒙古一阴山构造隆起带的南侧。东以平旺一鹅毛口大断层为界,与新生带断陷盆地(大同平原)相毗临;西临吕梁经向构造带的西石山脉;南为一东西向小型洪涛山背斜为界,再南与平朔、宁武煤田相连。在平面上三者组成一个北北东向“S’’形。
受历次构造运动的影响,煤田内早期部分地层缺失,而侏罗系、白垩系、第三系也发育不全。后期受燕山,喜马拉雅山运动强烈褶皱、断裂、推覆作用,导致煤田东部地层陡峻,直立甚至倒转,并伴生一系列次一级的小型褶皱和断裂,印支期发生了大规模的煌斑岩顺主要的山4、2、3一5、8号煤层侵入,使煤层结构,煤的工艺性能遭到极大破坏。在煤田内,东部、东南部、南部构造较复杂,断层多,北部及西部则相对简单,断层、褶皱皆少。
图4-1大同煤田构造形态示意图
2、口泉断层
结合野外记录资料总结,(附野外素描图)
3、青瓷窑断层
结合野外记录资料总结,(附野外素描图)
4、云岗沟侏罗系地层小断层
结合野外记录资料总结,(附野外素描图)
五、煤层煤质
参考
六、矿区水文地质
大同矿区地下水资源贫乏,大量的勘探资料表明,除第四系冲洪积层及基岩风化壳含水相对较大外,下伏中生界、古生界地层的岩石固结坚实,裂隙、喀斯特不甚发育,岩石一般不含水或含水微弱。地表水主要为口泉河、十里河河水。地下水补给主要以大气降水补给为主,在口泉河、十里河河谷地段,地表水可以补给地下水。由于本区地表径流条件较好,一般不利于降水入渗;地下水排泄以蒸发和矿井排水为主。随着矿井多年的大规模开采,地下水原有动态平衡遭受破坏,地下水位普遍下降,岩石的含水性大大减弱,煤田内大量井泉干涸现象就是最好的佐证。
七、大同火山群
大同火山群是中国著名第四纪火山群。已知有30余座,分布在山西省大同市、县和阳高县境内,集中于4区域:①东区指瓜园、神泉寺一带,有肖家窑头、鹅毛疙瘩等6座。盾状的肖家窑头火山由火山弹、火山砾、火山灰组成,局部覆盖熔岩流;穹窿状的鹅毛疙瘩火山由玄武岩组成,无火山口。②南区在桑干河与六棱山之间,包括大峪口、西窑等5座,是因玄武岩流沿断裂喷出,依山而呈半圆形。③西区是大同火山群中最为集中和较复杂的一区,黑山、马蹄山、阁老山等15座属之。黑山规模最大,呈扁平穹窿状;狼窝山范围最广,火山口直径500米,西北有缺口;马蹄山和阁老山等由火山碎屑物组成,为平顶圆锥形,亦有缺口,状似马蹄。④北区以大同市北的孤山为代表,包括其西南的6座小火山。孤山形似面包,海拔1182米,兀立于御河谷地中。大同火山群处于侵蚀初期,下伏三趾马红土或离石黄土,上覆马兰黄土,为上新世末、晚更新世马兰黄土堆积开始时的产物。其形成以北区最早,东区、南区次之,西区最迟。
对于实习这项任务来说,虽然是有点累,但是通过我们的艰辛坚持最终得到一个了一个完美的结果。在此期间,开始我们什么都不太清楚,尤其是对书上的一些理论知识的理解都是模模糊糊的,而且有事还抱着一些怀疑的态度。可是通过这周实习却向我们充分的证实我们以前所学的是多么的粗糙啊。同时也让我明白了一个真理----实践就是真理。只有经常通过一些实践活动才能让我们学的更好、学的更精,才能让我们的人生变得更有价值。
这次实践活动中,各种地质作用都让我们有了更深刻的了解。其中最成功的一件事是学会了用罗盘怎样观测岩石的走向、倾向、倾角和使用罗盘进行地质定点、测量岩层和地质构造的产状。同时还对三大岩石也有了更深刻的认识了,特别是它们的物质成分、颜色、结构、构造等有了全面的深刻了解。这次实习虽然短暂,但还是对我们这学期所学的知识进行了一次粗略的检验,各种地质现象也在我们的脑海里留下不可磨灭的一笔。
班级:2010级土测3班
老师:郑子成姓名:牟建祥
学号:20107972 1.实习时间
2011年12月28日 2.实习地点
从成都校区出发,先后到达金马河、都江堰、映秀、紫坪铺 3.实习内容 3.1河流
河流分为幼年河、青年河、成年河。河流上游至发源地属于幼年河,在这个阶段。幼年河的形成时间短,河流冲刷时间短,河流的下蚀作用强烈,河流呈“V”形发育,搬运力道弱,河床中被搬运的岩石磨圆度低;青年河相较于幼年河岩石有一定的磨圆度河流呈“U行发育”;而壮年河的磨圆度则非常高。由于长时间河流的侧蚀作用,越到后期河流越宽。从天空俯视河流多呈‘S’型,从幼年到壮年河流的弯曲度由大变小,到壮年则是为宽广的河床。实习的首站是金马河河段的下游地区,我们到达的具体地点是金马河大桥下的河漫滩地带,这条河河谷宽广,呈U字形的河床,并且河谷及两岸阶地的岩石的磨圆度都比较高,属于壮年河。而我们在映秀镇看到的河流,河流谷地及两岸岩石的磨圆度都非常的低,从河流的凸岸被河流强烈的冲刷作用,可以判断出这条河流属于幼年河。而在都江堰村看到的河流是干涸的,河道比狭窄且无流水,属于断流期,从河流中间的沙心洲,我可以判断在6—9月份的降雨季节,这条河的河水流量还是较大,因此由于河流水流遇阻形成的水下不稳定沙质堆积体。在枯水期常露出水面,是在水流变换的双向环流作用下形成的。3.2流水侵蚀作用 流水侵蚀作用表现为对坡面、沟谷与河谷的侵蚀破坏作用。一句侵蚀的 部分不同,一般又分为溯源侵蚀、下蚀作用、侧饰作用。溯源侵蚀指流水对上游源头的侵蚀,使沟谷向上游方向延伸。而下蚀侵蚀河床地步使河床的高度不断降低的作用,它主要是河水在流动的过程中以自身的动力向下冲蚀和河水携带的沙石对河床撞击、摩擦使河谷加深的作用。河流沿水平方向对河床两侧和谷坡的破坏作用成为河流的侧蚀作用。侧蚀作用侵蚀凹岸,在凸岸处堆积。河流上游以溯源作用和下蚀作用强烈,河谷窄而深,岩石的磨圆度比较差,岩石的分选性比较差。河流的下游以侧蚀作用为主,侵蚀凹岸,堆积凸岸。由于长期的这种作用,使得河流变得越来越弯曲,最后形成牛厄湖(见图1)。金马河段宽广且河谷较浅,周围岩石的磨圆度比较高(见图2),所以这里属于金马河的下游地区。映秀镇段河流周边的岩石基本没有分选性,属于河流的上游段。
(图2)3.3河流地貌
由河流地质作用形成的地貌称为河流地貌。这次我们实习的地点以河漫滩
(图1)(见平水平坦河流形成漫滩冲积
左图)为主。河漫滩是指高出位以上,洪水期又能被淹没的谷底。它河床长期侧向移动与周期性泛滥的产物。河漫滩的过程分为雏形河漫滩、原始河和河漫滩。河漫滩的内地貌有平原、牛轭湖等。原来的河谷谷底与河漫滩,因河流的下蚀而高出一般洪水水位之上,并呈阶梯状分布于谷坡之上,成为河流阶地(见下图)。
河流阶地按形成时间先后分为一级阶地、二级阶地、三级阶地。其中一级阶地形成时间最晚,三级阶地形成时间最早。我们首先实习的地点是金马河大桥下的河谷地带。这里属于河流的一级阶地,形成时间很晚。洪水来临时有可能被淹没。
3.4河流周边规划及灾害防治
首先由于河流的侵蚀与堆积作用,人类可直接利用的有几大类:河漫滩,阶地,河口三角洲与冲积扇。在实习过程中,我们观察到河漫滩地基本没有利用,由于洪水退去,河漫滩上堆积的是大量石块与泥沙且次年洪水来临后基本淹没,因此基本没得到利用。
而河流侵蚀留下或堆积的阶地则得到或应得到大利用,阶地的利用应是低阶防护,高阶利用。低级阶地由于地势低,容易被水淹没且仍然会河流或多或少的侵蚀,所以应当进行适当的防护,种植树木保持水土。而高阶阶地,土地平坦且临近河流水源,即可建设居民楼也可进行农业种植,是土地得到有效利用。除了河漫滩与阶地,河岸两地防护措施也很重要,从映秀镇的规划可以看出,尽可能的在河流的凸岸留出大量的空地,为‘凸岸更凸’留下余地。
由河口在平原堆积的洪积扇的利用则应注意,内围由于沉积物粗,渗水能力强,土层较厚,比较适合做居民点建设;而外围则是地下水接近地表,地势平坦且土壤肥沃,可作为农田供使用。此地应注意的有两点○1由于地势陡峭,注意泥石流滑坡的防护○2一定注意该地地势突降为平原是否与断层有关,如遇断层,该地则不适合作为居名点的选址。河口三角洲的利用则十分广泛○1耕地,这里常年的粉砂土和亚粘土的淤积,土地肥沃,地势高排水条件好,地下水埋藏深,土地盐渍化程度低,适合农作物的种植,利于农田利用与开发○2滩涂地,滩涂资源作为潜在的十分宝贵的土地后备资源。我国提倡和鼓励沿海地区利用滩涂围垦造田,扩大耕地面积,但是由于沿海淡水严重缺乏,滩涂改造成耕地成本高且效益低,越来越多的滩涂围垦丧失了造田的“初衷”,成为海水养殖的“乐园”,使得国家希望围垦造田或通过围垦达到土地占补平衡的愿望难以成为现实○3养殖水场和盐田,临海,鱼类资源丰富,可进行大量的养殖水厂建设;而天然的地下卤水,地坪的地势,晒干成盐且盐质优良○4船运业,河流入海口,可由海地进入内陆地区……注意,该地土地利用,特别是农业,注意做好排水措施,以防海水倒灌造成土地盐渍化,并注重清淤,人为管理也很重要
由于河流的地质作用对河流的形成及发展有着重要的作用,因此河流周边的规划显得就尤为重要。在金马河地带,由于河谷较浅,河漫滩较宽,因此当洪水来临时,周边的一级阶地就容易被淹没。所以周边的一级阶地不适合建设建筑,但是基于中国人多地少的国情,在我们国家存在着很多在一级阶地上修建建筑的地方,这是出于很多因素,首先一级阶地的地质构造很稳定,其次是一级阶地接近河流,这里有充沛的水源和便利的灌溉,还有肥沃的土壤,充分满足了人们的日常生活饮水、农作物的灌溉用水和农业用地,另外也是由于中国几千年的流域文明使得人们对临水地区情有独钟。只要在一级阶地上做好一些防护措施,例如在映秀镇的河流两岸修建有防洪提,修建民居选择离河流一级阶地的相对高处。因为映秀镇三面环山,且山的相对高度较高,山的坡度较大,非常容易发生滑坡和泥石流灾害,因此做好地质灾害工作是非常必要的。3.4.1金马河河漫滩规划
由于金马河大桥段属于金马河的下游段,河流宽广,岩石的磨圆度较高,河漫滩的面积较大且河漫滩的地质构造非常稳定,这些对于其周边规划有着至关重要的作用。由于河漫滩地域是由洪水冲积物经年沉积而成,土壤肥沃,因此最接近河流的河漫滩可以发展依水性强的作物,比如水稻、竹笋,也可以修建鱼塘,充分发挥其地域优势。另外离河流较远,地势较高的一级阶地可以建设少量民居,并且要修建坚实的防洪堤。
3.4.2映秀镇河漫滩的规划
映秀镇的河流属于上游阶段,沿岸的岩石分选性差,多以砾石(见下图)
为主,因此河漫滩不利于农作物生产。但是映秀三面环山,修建民居不仅要注意洪水的冲击,还要注意地质灾害。当雨季来临时,要注意来自多方面的危害。对与河流冲击凹岸,堆积凸岸的作用(见下图)。在我们实习的时候,映秀的那条河流就显得尤为突出,因此在规划时我们应该考虑到这个问题,在河流的凹岸应该多修建建筑、公路及其他设施时,需要考虑到河流的冲击作用。首先要修
建好足够厚的防洪堤(见左图),另外在规划时应该把设施修建的地方离河流相对于凸岸更远处,以防止河流的侵蚀作用把凹岸掏空引起地陷现象,发生不必要的危害。而在河流的凸岸则可以把建筑设施修建的离河流稍近处,但也应该把防洪堤修的较高一点,以防止异常年份的大洪水的袭击,万无一失。3.5地质构造与构造地貌
构造运动也称为地壳运动,是由内力引起地壳结构的改变和地壳物质变化的运动。构造运动的速度和幅度都是有大有小有快有慢,慢的导致陆壳和海壳的增生和消亡、海陆轮廓的变迁,形成山脉和盆地;由于能量缓慢的积压,一旦释放,造成岩石的破碎或断裂,一瞬间产生的火山岩浆运动、地震。因此,构造运动在经历多次的相对和缓和相对激烈的阶段,具有周期性。
构造运动使岩石变形、断裂和破碎就会形成各种地质构造,地壳运动是地质构造形成的动力,地质构造是地壳运动的结果。虽然多数地貌形态在后期会有所破坏,但构造运动可在地层中留下相应记录,我们可根据地质构造来判断构造运动。主要依据褶皱构造和断裂构造。
由内部缓慢积累的能量突然释放或人为因素引起地球表层快速震动的现象称为地震,当然一般地震都指的是自然作用产生的震动,是一种内动力地质作用。大的地震常常给人们带来深重的灾难,此次前去的映秀镇则是在5·12大地震中的震源位置,有统计可知,有当地百分之六十五的民众在该次地震中丧生,而处于龙门山地震带(理县-汶川-茂县-北川-平武-青川)直接受到地震波影响的地区也深受其害,遇难和失踪人数超过8万人,直接经济损失8000多亿元。地震震级是指一次地震释放能量的大小,汶川5·12地震发生的就是8.0级特大地震。地震烈度是指地震发生时在波及范围呢一定地点地面震动的激烈程度,我国目前使用的是12度地震烈度,汶川地震震中烈度达到11°,以四川汶川映秀镇到北川县城两个中心呈长条状分布,面积约2419km²。3.6滑坡、泥石流 滑坡是指山坡在河流冲刷、降雨、地震、人工切坡等因素影响下,土层或岩层整体或分散地顺斜坡向下滑动的现象。滑坡也叫地滑,群众中还有“走山”、“垮山”或“山剥皮”等俗称。
泥石流是指在降水、溃坝或冰雪融化形成的地面流水作用下,在沟谷或山坡上产生的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流。俗称“走蛟”、“出龙”、“蛟龙”等。
滑坡的特点是顺坡“滑动”,泥石流的特点是沿沟“流动”。不论是“滑动”还是“流动”,都是在重力作用下,物质由高处向低处的一种运动形式。因此,“滑动”和“流动”的速度都受地形坡度的制约,即地形坡度较缓时,滑坡、泥石流的运动速度较慢;地形坡度较陡时,滑坡、泥石流的运动速度较快。
3.6.1滑坡、泥石流的识别 3.6.1.1滑坡的识别依据
1、地形地貌依据:当斜坡上发育有圈椅状、马蹄状地形或多级不正常的台坎,其形状与周围斜坡明显不协调;斜坡上部存在洼地,下部坡脚较两侧更多地伸入河床;两条沟谷的源头在斜坡上部转向并汇合;上述地貌现象说明,这些地段可能曾经发生过滑坡。斜坡上有明显的裂缝,裂缝在近期有加长、加宽现象;坡体上的房屋出现了开裂、倾斜;坡脚有泥土挤出、垮塌频繁;上述地貌现象可能是滑坡正在形成的依据。
2、地层依据:曾经发生过滑坡的地段,其岩层或土体的类型、产状往往与周围未滑动斜坡有着明显的差异。与未滑动过的坡段相比,滑动过的岩层或土体通常层序上比较凌乱,结构上比较疏松。
3、地下水依据:滑坡会破坏原始斜坡含水层的统一性,造成地下水流动路径、排泄地点的改变。当发现局部斜坡与整段斜坡上的泉水点、渗水带分布状况不协调,短时间内出现许多泉水或原有泉水突然干涸等情况时,可以结合其它证据判断是否有滑坡正在形成。
4、植被依据:斜坡表面树木东倒西歪,一般是斜坡曾经发生过剧烈滑动的表现;而斜坡表面树木主干朝坡下弯曲、主干上部保持垂直生长,一般是斜坡长时间缓慢滑动的结果。3.6.1.2泥石流沟的识别依据
1、物源依据:泥石流的形成,必须有一定量的松散土、石参与。所以,沟谷两侧山体破碎、疏散物质数量较多,沟谷两边滑坡、垮塌现象明显,植被不发育,水土流失、坡面侵蚀作用强烈的沟谷,易发生泥石流。
2、地形地貌依据:能够汇集较大水量、保持较高水流速度的沟谷,才能容纳、搬运大量的土、石。沟谷上游三面环山、山坡陡峻,沟域平面形态呈漏斗状、勺状、树叶状,中游山谷狭窄、下游沟口地势开阔,沟谷上、下游高差大于300米,沟谷两侧斜坡坡度大于25度的地形条件,有利于泥石流形成。
3、水源依据:水为泥石流的形成提供了动力条件。局地暴雨多发区域,有溃坝危险的水库、塘坝下游,冰雪季节性消融区,具备在短时间内产生大量流水的条件,有利于泥石流的形成。其中,局地性暴雨多发区,泥石流发生频率最高。
如果一条沟在物源、地形、水源三个方面都有利于泥石流的形成,这条沟就一定是泥石流沟。但泥石流发生频率、规模大小、粘稠程度,会随着上述因素的变化而发生变化。已经发生过泥石流的沟谷,今后仍有发生泥石流的危险。
3.6.2滑坡、泥石流的防范
在山地环境下,滑坡、泥石流现象虽然不可避免,但通过采取积极防御措施,滑坡、泥石流危害则是可以减轻的。
(一)逃避山体滑坡重在识别前兆。山体滑坡往往非人力可以制止,但我们可以通过弄清楚其爆发前暴露的前兆特征,及早安全撤离危险区域。崩塌的前兆特征主要有如下几个方面:崩塌的前缘掉块、坠落,小崩小塌不断发生;崩塌的脚部出现新的破裂形迹,能嗅到异常气味;不时能听到岩石撕裂、摩擦、碎裂的声音;出现热、氡、气、地下水质、水量等异常;动植物出现异常现象。如果发现这样的征兆,居住在滑坡附近或行走在易滑坡地带的人们就要及早转移撤离。要是发现山坡前缘土体隆起,山体裂缝急剧加长加宽等异常现象,也要及早采取转移等避险措施。
(二)泥石流将爆发时要朝山坡两侧跑。泥石流往往发生在特定的泥石流沟谷中,因此,掌握判断泥石流沟谷并远离它们的技巧,对于自救很有必要。泥石流沟谷上游像漏斗、饭勺、树叶,中游深且窄,下游则较为开阔,沟谷上、下游相对高差一般在300米以上。如果沟谷上游存在山塘水库、或沟内地下水丰富,它们在遇到连续强降雨天气时,更易爆发泥石流。要特别警惕的是,泥石流往往突然爆发,因而逃生机会很小。因此,当听到山沟内有轰鸣声,或看到主河洪水上涨、正常流水突然断流,应该马上意识到泥石流就要到来,并立即采取逃生措施。在逃跑中要注意选择正确的方向:不要顺沟方向朝上游或朝下游跑,应该朝着沟岸的两侧山坡跑,但注意不要停留在凹坡处。3.7映秀镇泥石流及治理措施
映秀镇三面环山,处于三山交汇的谷底,山高坡陡,地势较低,中有一河流流经,同时又处于龙门山断裂带上,地形地质条件极为恶劣,因此该地区很容易发生地质灾害。
首先5.12大地震给映秀带来了毁灭性的打击,山河破碎,地震带来的严重创伤已让人们难以忍受,但由于地震带来的次生灾害更是让人们防不胜防,因此该区实现做好地质灾害工作对保障该区人们正常生活的权利,防止人们心灵再受创伤极为重要。映秀周边险峻的地形条件,就给泥石流的发生带来巨大的可能。泥石流治理措施包括土建工程措施(拦挡、排导、停淤等)、生物工程措施(植树造林、封山育林、陡坡耕地退耕还林等)和预警报措施(划分危险区、监测、报警等)。在泥石流沟治理中,根据治理目标,可采取一种措施或多种措施综合运用。所以考虑到这些因素就要对滑坡和泥石流进行源头势治理:首先要注重排水,建设排水、拦挡、蓄水和引水工程,考虑到到当地降水量开挖环山沟渠,拦截地表水下渗、削减洪峰在流通区内修建拍导工程;生物措施则是恢复和保护地表植被,禁止在土壤薄弱地区耕作,减少水土流失。4.感想
第一天:碓石口-碓臼峪
一 序言
实习时间:10月27日~10月31日
自然地理概况;该区域有很多震旦系硅质灰岩、石英砂岩,太古片麻岩,燕山期花岗岩。能看到不同时代岩层的接触关系以及燕山复背斜南翼单斜构造。
实习区地理位置:碓臼峪位于昌平区、明十三陵西北约4公里的碓臼村北。
调查采用的仪器:罗盘仪 基础资料:野外实习指导
二 实习内容(按照不同地点分述)第一点
这一点位于河流的上游,河谷中。观察了周围的山体。根据地形图的标注,周围最高的山为796米,所以处在低山和丘陵区。山体上基本都是土石覆盖,属于土石山。山体上的岩石,颜色较浅,以灰白色为主,判断为花岗岩。花岗岩是酸性深成岩,主要由石英和斜长石构成,因而显白色,属于火成岩中的喷出岩。
图上所示的花岗岩棱角较为分明,而另外山上的花岗岩基本为球状,判断是发生了球状风化的花岗岩。
不同方向的裂隙切割岩体,水、气体及各种微生物等沿裂隙侵入,结果产生由表及里,层层风化剥离。由于裂隙交汇处花岗岩的表面积较大,风化作用的强度和深度相对也大,使岩块内部未受风化的部分呈球形,因此称球状风化。
同时我们学习了在野外如何利用地形图和罗盘仪确定自己的准确位置。
①确定自己的大概位置。假定自己的位置为O点,观察周围的环境,比如自己在公路旁,大概有多远的距离,自己的北边大概有一个高山,南边又有一座山等等。
②选择周围有特点的山,把它们最高处作为A,B,C点。比如在地形图上,我们看到自己大概北边的方位,应该有一个东北—西南走向的山,实际上我们可以找到这样方向的一个山脊,那就能够确定这座山就是我们在地形图上看到的,确定它为A点。用类似的方法确定B、C点。
③确定方位角。利用罗盘,测量自己到AB点连线的方位角。在地形图上把这两条线标出,相交的一点即为O点,OC这条线用来校对。
第二点
这一点位于河谷地区,可以看到这个河谷有大量砾石,属于砾石质河床。此点处在河流的上游,可以看到河谷较窄,近V字形。地表有大量的片麻岩
片麻岩的识别要点:
片麻岩是一种变质岩,具有片麻状构造或条带状构造,有清楚的带状,它的这种层理不像片岩等可以沿着层理劈成薄片,只是可以看出来。有鳞片粒状变晶,主要由长石、石英、云母等组成。它的颗粒较粗。在片麻岩中,可以看到岩墙。是岩浆沿围岩的裂缝挤入后冷凝形成的。通过近乎垂直的裂隙,凝固成不规则切入围岩层面的岩石“墙”时形成。
在这个区域,还有两种岩石
可以看出,这两种岩石明显不同于该地大量的片麻岩。红色箭头所指的明显是花岗岩。考虑到上游我们曾经看到山体上大量的花岗岩,以及该岩石位于河谷,所以它应该是由于河流的搬运作用,把上游山上崩塌下来的花岗岩搬运至此并沉积。它是在岩石形成之后来到这个位置的,所以不属于侵入岩。而绿色箭头所指的岩石,可以看到斑状细粒,为隐晶结构,岩石表面显红色,判断为,燕山运动时期形成的闪长玢岩,属于侵入体。同时在这一点,我们看到了单斜地貌。单斜岩层是在一定区域范围内向同一方向倾斜而倾角大致均一的一套岩层。经过褶皱后的岩层大部分呈倾斜状,发育在褶曲一翼单向倾斜岩层上的地貌统称单斜地貌。第三点
这一点主要观察了一块沉积石英岩。
这个地质体,有明显的层理结构,属于沉积岩。风化较为明显,呈灰白色,有石英岩和石英砂岩的共同特点,但是又与二者不同,推测为二者的过渡体,沉积石英岩。
在这个岩石上,可以看到波痕,且绿色箭头方向的坡,要长于粉色箭头所指方向,因此推断红色箭头是指向陆地的方向。一个波痕的形成并不是因为一次海浪的上下,而是一次潮起潮落,在较长的时间内形成的痕迹。第四点
在这一点看到了大的沉积石英岩。利用罗盘,测得其为东北西南走向,倾角为65°倾向的方位角为255°.这一点我们也看到了背斜成谷的逆地貌。
如图示,红线所示为由于构造运动而形成的背斜,而被拱起的位置通常有较多裂缝,易被侵蚀,现在看不到的地方就是被侵蚀掉的位置,反而形成了山谷,形成逆地貌。第五点
这点处在河流的中下游河谷部分,和上游的河谷相比,此处地形宽广,且形成了二级阶地。
河谷的一侧,是沉积岩的断层,是河流的凹岸。河谷的另一侧就是阶地。可以看到这是一个二级阶地,阶地上有土壤,小石子,推测属于堆积阶地。第一级上中有树木,第二级上种庄稼。这是因为河流阶地在洪水期都不会有水淹没,较为安全,可以用于农耕,同时河流阶地土壤的水分比较充足,如果是堆积阶地,那么土壤的养分也很好,适合用于种植庄稼。
从对面崩塌后露出的土壤,可以推测其形成原因。仔细看的话可以看见,其中包含大量砂粒和石子,应该属于洪积物或冲积物,且砂砾棱角较为分明,属于次棱角-次圆。所以为洪积物。
在背后,可以看到坡积物,它们明显细粒很多,且呈一定的坡度。
在河的上游方向,可以看到壅水坝,这是一项水土保持工程措施,壅水坝由连续的几个水坝顶底相接构成。可以抬高河流的侵蚀基准面,已减少河流的侵蚀作用,同时在洪水时期,可以限制河流的流速,减小损失。第六点 次生黄土
这处黄土地貌的土色为灰色,疏松、无层理,判断为马兰黄土。可以很明显的看到石子,所以是次生黄土,是被搬运到这来的。仔细观察可以看出,下层石砾表面光滑,磨圆度较好,有上小下大的特点,所以是冲积物,而上层所加石砾,表面有棱角,是洪积物。所以这个黄土堆是先由冲积形成,一段时间后,发生洪水,在原来之上又有了洪积物。第二天
第一点 房山世界地质公园
在这里可以很好地系统对比各种岩石、矿物的异同点。首先先介绍一下,在野外如何识别岩石。
首先判断岩石是否为沉积岩,沉积岩的特征:具有成层性,有磨圆和分选的迹象,有的含有化石。如果是的话,再看岩石的颗粒是否具有磨圆和分选性,如果有的话,粗粒的为砾岩,中粒的为砂岩,细粒的有泥质结构,为泥岩或页岩。如果岩石没有晶体结构,那么可能是白云岩、灰岩。
如果不是沉积岩的话,看岩石是否具有面理,有的就是变质岩。细粒、不发育面理的是角岩,单矿物成分的是大理岩、石英岩或角闪岩,发育面理,犀利的是板岩,中粒的是片岩,粗粒的是片麻岩,粗粒、不发育面理的是麻粒岩。
如果既没有层状也没有面理,那就是火成岩。粗粒的是深成岩,其中包含花岗岩,花岗闪长岩、闪长岩等等。而另一种颗粒较细的是喷出岩,包括流纹岩、安山岩、玄武岩等等。这里选几个比较常见的岩石矿物或者特别好看的,进行详细介绍。
石膏晶簇
无色,晶簇状,玻璃光泽,透明,硬度为2,密度为2.3。
具体用途: 用作农业肥料,并广泛用作工业材料、医学材料和建筑材料,也有一定药理作用。萤石
又称氟石,是一种矿物,又称软水晶,七彩宝石,彩虹宝石,梦幻石等。其主要成分是氟化钙(CaF2),含杂质较多。自然界中的萤石常显鲜艳的颜色,硬度比小刀低。可以作为宝石,夜明珠,因大多数有放射性物质通常对人体有伤害。硅质结核
海水中的二氧化硅聚集呈团块状沉积,但海洋常常动荡,当二氧化硅在固结过程中遇到地壳震动时,固结或版古街的二氧化硅被打碎,分离成一个个的块体。这些块体被充分筛选,棱角被磨圆,被后期沉淀的碳酸盐胶结,形成所见到的“石中石”。花岗岩
是岩浆在地表以下凝结形成的火成岩,主要成分是长石和石英。花岗岩的语源是拉丁文的granum,意思是谷粒或颗粒。因为花岗岩是深成岩,常能形成发育良好、肉眼可辨的矿物颗粒。汉白玉
汉白玉主要成分是碳酸钙,它是一种化合物,化学式是CaCO3。基本上它并不溶于水。它可存在于以下形态:霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华。片麻岩
片麻岩主要由长石、石英组成,中粗粒变晶结构和片麻状或条带状构造的变质岩。
第二点 石花洞
石花洞属于典型的岩溶地貌地下部分。在几亿年前,北京地区处在海中,海底沉积了大量的碳酸钙,后来由于构造运动,该地被抬出水面,同时形成了以碳酸盐为主要组成物质的岩石。这些岩石会被水溶解,就形成了岩溶洞穴。
石花洞分为7层,每一层都是地壳运动的结果,地壳每抬升一次,就形成一层。
石钟乳大多形成在岩石有裂缝的地方,因为水会从裂缝中渗出。石花的形成
含有碳酸钙的水滴落后,会析出碳酸钙并凝结,而在水滴迸溅的时候,会有碳酸钙不按照重力的方向,而成辐射状凝结,形成花状。第三天 延庆硅化木地质公园
北京延庆硅化木国家地质公园位于延庆县东北部的白河两岸,四面环山。西南距离延庆县城30公里,距离北京城100公里。园区东临怀柔,西、北与河北省赤城县接壤,南面是延庆盆地。沿白河两岸,东西长26公里,南北宽6-8公里,总面积约226平方公里。第一点
在刘家堡附近,观察黄土新老关系、原生、次生黄土。根据地质图,这里应该有全新统和更新统的黄土。
全新统的黄土是正在沉积的,如图所示,Q4处在马路下边,被用作农耕使用。在马路另一侧,是一个黄土坡。
可以看到明显的垂直解理,这种垂直解理再发育的话,可能形成黄土柱。这是黄土的特点,在竖直方向可以承受较大的力,这就是黄土地区可以挖窑洞的原因。而正是这些垂直解理,使得水易下渗。但是黄土又容易发生产流,这是因为黄土表面土壤疏松,下雨的时候会被雨点砸实,形成结皮,发生产流。这就使得黄土容易流失。所以这个地方看到的全新统黄土在更新统黄土的下方,就是被水侵蚀到下边的。
可以看出该黄土呈浅灰黄色,颜色浅土黄、疏松,颗粒均匀。以粉砂为主,所以是马兰黄土。
在黄土中可以看到有石砾,所以是搬运来的次生黄土。因为经过搬运作用,所以这种黄土不能看到类似沉积岩的水平层理结构。第二点 桃蹄沟
白云岩,西北东南走向,向东南倾斜40°.可以看到单斜构造和断层。
倒石堆 沿斜坡崩塌的物体在坡度较缓的坡麓地带,堆积成的半锥形体。
壅水坝 在洪水来的时候,可以减缓水流的流速,抬高侵蚀基准面。第三点 小昆仑地貌
首先可以明显的看到岩石的分层,一定是沉积岩。而我们可以根据岩石的层理推断当时的环境。
红色的一层在形成的时候,其所处环境一定是高温。可以看到除此之外还有白色的岩石,这是砂岩和白云岩。白色是砂岩、石英砂的本色;也是白云岩风化后形成的膜的颜色。砂岩一定是在滨海的地方形成的,白云岩是在海洋环境形成的。可以判断在中远古代,这里都是位于海底,后来由于构造运动,被抬上陆地。
还可以判断岩层的新老。
根据箭头标注,同一颜色的岩层形成于相同时期,而越靠近图中左边的岩石,和右边的岩石相比,同一岩层的位置越靠下,这说明这边的岩石更新。即岩石越向东越老,越向西越新。
在这里还看到了背斜。
这个阶地上有很多堆积的土壤,长了很多植物,判断应该是堆积阶地。第四点 长城系岩石
根据地质图可以确定,这是中元古界长城系高于庄组白云岩,上边可以看到波痕,而形成波痕的环境一定是浅海,深海不能形成。由此可以判断该岩石形成时,环境为浅海。整个白云岩形成了一个单斜构造,层理清楚,层面有波痕。通过罗盘测得走向是北偏西72°,倾向是北偏东16°,倾角是59°.同时还可以看到重荷模结构。在距今约17亿年的长城系白云岩下层面上,可以看到大小不
一、排列杂乱、园丘状或不规则状的瘤状凸起,称为重荷模。当前期形成的沉积物还处于松软状态是,后期的沉积物在其层面上快速沉积。上覆沉积物在重力的作用下陷于松软的前期沉积物中,地面上形成了不规则的向下突起形态,称为重荷模,也叫负载构造,这是判断沉积条件的标志之一。
第五点 红石湾
红石湾有很多这样紫色的岩石,具有细粒结构,层理构造,粒径很细,看不到颗粒。应该是黏土或粉砂岩中的一种。但是如果是黏土的话,看不到有闪光的结构,还可以在岩石上滴少量水,如果不能吸入,则不是黏土。判断后确定这是粉砂岩中的 紫色砂岩。这种岩石形成环境为高温,Fe成为高价态,显出紫色,形成于中生代侏罗纪。
这点实际上是小昆仑地貌的另一侧,但是仍然可以看到背斜。说明这是一个穹窿构造。穹窿是一种特殊形态的褶皱。平面轮廓近似于等轴的背斜构造,平面上地层呈近同心圆状分布,核部出露较老的地层,向外依次变新,岩层从顶部向四周倾斜。是原本的水平岩层,受到岩浆运动的影响,中间被顶了起来,在每个方向看都是背斜。
在北偏东40°方向的舒剑锋,是一个单斜构造。是形成于侏罗纪的沉积岩。第六点 硅化木国家地质公园
硅化木是真正的木化石,是几百万年或更早以前的树木被迅速埋葬地下后,被刚喷发出的火山灰中的SiO2替换而成的树木化石。它保留了树木的木质结构和纹理。木的石化是要经过将原先组织用分解的矿物加以替换这一程序,这矿物通常是指硅或钙。在压力和温度的双重作用下,硅与其分解时的杂质组合在一起再次结晶,通常会导致新的矿物形式出现。硅再度结晶会将木的结构加以破坏。
第四天 延庆上辛庄 第一点 沿途黄土
在黄土表面可以看到有白色物质,是析出的钙。黄土可以形成物理和藻类两种结皮。
物理结皮,是由于雨水把黄土表面疏松的土壤压实形成的,这会增大产流,造成水土流失。
但是藻类结皮不然。藻类生长在黄土上,固结泥沙,使得泥沙不易被水搬运,减小水土流失。这里的黄土用手搓后无裂缝,表面不光滑,属于粉砂质。第二点 干砌石
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