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郭凯嵩山实习.docx
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郭凯嵩山实习
PINGDINGSHANUNIVERSITY
嵩山地区地质野外实习报告
院(系):
环境与地理科学院
专业年级:
11级地理科学
姓名:
郭凯
学号:
111060124
指导教师:
王卓理、王磊
2012年5月5日
引言
地质学是以地球为研究对象的一门自然科学,主要研究地球的物质组成、构造运动、发展历史和演化规律,并为人类的生存与发展提供必要的地质依据。
课堂上讲授的地质学知识是前人研究和实践总结得到的最一般最普遍的原理,概括归纳的结果。
自然界的地质现象往往是各种因素相互作用的产物,错综复杂。
通过野外实习可以把抽象的地质学理论与实际的地质现象结合起来,真正理解课堂上所学到的知识。
因此,野外教学实习是地质学基础课程不可缺少的组成部分
2012年4月9日至2012年4月14日,我们在两位指导老师的带领下对嵩山地区进行了一系列的考察。
实习路线一:
登封县城------启母石
实习路线二:
登封县城------中岳庙后沟------小顶山
实习路线三:
登封县城------嵩阳书院------老母洞------石船------嵩阳运动遗迹处------峻极峰------一线天------庐涯瀑布
实习路线四:
登封县城------石棕河断层------玉皇庙断层
实习路线五:
登封县城------少林寺塔林------少林寺西山------少林运动遗迹处
实习路线六:
登封县城------飞机场----采石场
在此期间,我们学会在野外对各种沉积岩、火山岩和变质岩进行肉眼鉴定和描述;观察褶皱、断层和不整合等构造现象;借助罗盘、测量绳、皮尺、地质锤、放大镜、钢卷尺、GPS、地质包、笔记本等测量工具测定所在地的方位、岩石的产状。
在实地考察的基础上,我们学会一些野外地质考察方法,用来判断断层的存在。
1.嵩山地区地理与经济概况
1.1地势
中岳嵩山是我国五岳之一,耸立于河南省中部登封市境内,地理坐标为东112°44'~113°01',北纬34°27'~34°33',整个山脉东西绵延近百千米,东望郑州,西临洛阳,南横颖水,北依黄河,峰岳连绵,气势磅礴。
嵩山地区山脉属秦岭山系向东延伸的余脉,地势自西向东逐渐降低。
嵩山地区,总面积450平方公里,主要地质遗迹类型为地质剖面。
登封市位于河南省中西部,中岳嵩山南麓,市境东西长56公里,南北宽35.5公里,总面积1220平方公里,其中耕地56万亩,辖7镇7乡2个工业区1个办事处,有15个民族。
1.2水系
嵩山河流众多,故水资源相对较为丰富。
登封市跨黄河和淮河两大水系。
河流有颍水、洧水、狂水。
颍水为境内的主要河流,源出少室山,东流经白沙水库,至安徽颍上县注入淮河。
1.3气候
嵩山地区地处北温带南缘,属于温带季风型大陆气候。
四季分明,寒暖适中,全年最高风频为东风,其次是西北风。
山下全年平均温度14.3℃,山上平均8.5℃,山顶与山麓温差大(年均)达4-5℃,年均气温为10.2℃。
山上年降雨量864毫米。
登封市年降水量为640毫米。
无霜期为218天。
四季气候特点是:
春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季阴雨连绵,冬季寒冷少雪。
1.4交通
登封市公路里程总长1031公里,其中,高速公路里程67公里,国省道里程157.3公里,二线公路里程806.7公里。
全市公路密度每百平方公里达85公里。
境内207国道与217、316省道贯通全境,郑少洛、禹登高速公路纵横交错,登封铁路与京广、陇海、焦枝铁路干线相连,形成了四通八达、方便快捷的交通网络。
1.5经济概况
登封市种植的主要粮食作物有小麦、玉米、红薯等;主要经济作物有烟叶、油菜、花生、大豆、芝麻等。
该市已形成了煤炭、电力、耐火材料、冶金、机械、化工等工业体系;依托丰富的旅游资源,以服务业为主的第三产业发展迅速且远景甚好。
1.6矿产资源
嵩山奇特的地质构造,使它蕴藏了丰富的煤、铝矾土、铁、麦饭石等矿产资源。
其中煤炭探明储量15.8亿吨,远景储量30亿吨,1991年被确定为全国15个重点开发区之一,被能源部定为全国100个商品煤基地之一。
铝钒土储量2.4亿吨,是河南省两个铝钒土基地之一。
被明代大药物学家李时珍誉为神奇的“嵩山药石”——麦饭石储量2亿吨。
2.区域地质发展历史
2.1太古宙
这时地壳刚刚形成,薄而不稳,13处于大海之中,海底有广泛的火山喷发,之后,火山活动减弱,火山作用与沉积作用交替进行,至末期主要为浅海环境下形成的碎屑岩,形成的底层经过变质作用形成了今天的登封群,在距今25亿年左右发生了一次大规模的构造运动嵩阳运动,使太古宇急剧褶皱隆起,引起海退.
2.2元古宙
在此期间经历了漫长的沉积作用,距今20亿年左右发生在了中岳运动,使新沉积的地层发生变质,同时还使嵩山群和登封群一起发生强烈的褶皱隆起,使嵩山初步形成结晶基底.
2.3古生代
广泛受到海侵,形成海相沉积层,寒武纪晚期有海退现象,末期时有短时的上升,生沉积间断。
了中奥陶世地壳又平行下降,发到接受沉积。
到了中奥陶世地壳上遭受剥蚀,形成风化壳。
到中石炭世以后,地壳上下震荡,形成海陆交相,气候温暖湿润,植物茂盛,为造煤提供了物质来源.
2.4新生代
在喜马拉雅运动下嵩山强烈抬升,但不均衡,在新构造运动下,老构造又复活使山盆相间地貌更加明显,形成了一系列的堆积阶地和洪积扇.
3.嵩山地区地质发展史
3.1嵩阳运动
嵩阳运动是全球构造三大运动之一,也是形成嵩山的重要一个阶段。
嵩山嵩阳运动是发生在距今25亿年的一次全球性地壳运动,由张伯声院士于1951年在嵩山南坡发现并命名。
“嵩阳运动”地质遗迹界面是划分太古与远古的界限,界面之下是太古宙沉积地层——登峰群;界面之上是古元古代沉积地层——嵩山群。
嵩山群属滨海——浅海相沉积,与登封群有截然不同的变质,变形和岩浆活动历史,并以角度不整合覆盖于登封群不同层位、不同构造部位上。
图6嵩阳运动遗迹
大约距今23亿年前,嵩山地壳发生了一次剧烈运动,地质学家们管这次运动叫“嵩阳运动”。
“嵩阳运动”之后,地壳开始下沉到海平面以下,接受了巨厚的嵩山群底层的沉积。
这个过程大约经历了10多亿年。
现存的嵩山群地层厚度达到了2100多米,其中由于地壳升降、风化剥蚀等,可能损失了一些,这一段时期属于地质史上的元古代早期。
3.2中岳运动
中岳运动是发生在嵩山地区古元古代嵩山期沉积之后,新元古代五佛山期沉积以前的一次强烈造山运动。
五佛山群呈高角度不整合覆于嵩山群及登封群各组之上,可能发生于距今14亿年左右。
中岳运动的推挤力量来自东西方向,使整个嵩山群(罗汉涧组、五指岭组、庙坡山组、花峪组)协调一致地产生紧密的走向近南北、轴面向西倾斜、向东倒转的复式背斜和复式向斜。
3.3少林运动
少林运动是发生在晚前寒武世的一次构造运动。
在河南省嵩山地区寒武系下统辛集组底部砾岩呈角度不整合覆于新元古界五佛山群何家砦组和马鞍山组之上。
典型剖面见于嵩山少林寺附近。
其发生时间距今约7亿年左右。
此运动仅在少林寺地区见角度不整合,寺的前面是元古代地层,寺的后面是寒武纪地层,其他地区均表现为平行不整合或逐渐过渡关系。
从寒武纪到奥陶纪,嵩山地区仍然被海水深深覆盖着。
又经过了两亿年左右,这里的地壳开始上升到海平面以上,遭受风化和剥蚀作用,在石灰纪时形成了含煤地层,一直到二叠纪,在嵩山的南北两侧都沉积了这种地层,成为现在这一地区的主要煤田。
4.区域地层与岩性
嵩山古老的岩石系形成于23亿年前,此前,嵩山是一望无际的大海。
嵩山先后经历了“嵩阳运动”、“中岳运动”、“少林运动”等几次大的地壳运动,岩石发育完整,在地球发展史上,历太古代、元古代、古生代、中生代、新生代五代,习称为“五代同堂”。
同时,在嵩山不足20平方公里的范围内,清晰地保存着分别距今约25亿年、18.5亿年、5.7亿年的3次全球性地质构造运动的遗迹。
嵩山的地质遗迹以其岩龄古老、构造复杂、地壳发育完整、显露良好而闻名中外,被地质界誉为是“天然地质博物馆”、“地质百科全书”。
4.1太古宇
太古宇(ArcheanEonothem)曾称始生界、太古界。
太古宙时期形成的地层称为太古宇。
距今27亿年,是嵩山地区最古老的地层,厚度约3200m.主要分布与登封市君召以北地区,总体上呈近东西向展布,为本区最古老的地层,自上而下分为三个岩组:
石河牌组(ARs),郭家窑组(ARg),老羊沟组(ARl)。
宇
群
组
符号
厚度(米)
岩性
太
古
宇
登
封
群
老羊沟组
ARl
329
绢云母石英片岩、白云石英片岩和云母片岩
郭家窑组
ARg
857
斜长角闪片(麻)岩、黑云斜长片麻岩,上部夹少量云英片岩
石牌河组
ARs
〉256
黑云斜长变粒岩、黑云斜长片麻岩夹斜长角闪片(麻)岩
4.2元古宇
4.2.1古元古界嵩山群
古元古界嵩山群分布于鞍坡山到新密市助泉寺的广大地区,总面积约400平方千米,构成了嵩山主体峰群。
4.2.2中元古界五佛山群
元古宇为一套滨海浅海相陆源碎屑碳酸盐沉积,当时,该地区处于摈海浅海环境,震旦系为陆相沉积。
4.3古生界(Pz)
出露地层有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系。
寒武系为一套砾岩、砂岩、页岩、灰岩、白云岩等组成的滨海浅海相环境的沉积,奥陶系为地台型碳酸沉积,石炭系为地台型海陆交互铝质岩、碳酸盐岩、含煤碎屑岩沉积,二叠系为海陆过渡相含煤碎屑沉积和陆相碎屑沉积。
4.4中生界(Mz)
在距今2.5~0.65亿年间的中生代,发育着三叠系湖相碎屑岩、粘土岩夹煤线。
在陆相盆地——河流环境沉积的中生代红色泥岩——碎屑地层,其中含有丰富的陆生动、植物化石。
4.5新生界(Cz)
在距今0.65亿年~现代,沉积了新生界古近系的砾岩、砂岩和泥岩,以及第四系的松散沉积层。
园内缺失志留系、泥盆系、侏罗系、白垩系和新近系,其中含丰富的古生物化石及古人类、古文化遗址。
4.6主要岩石标本
启母石:
嵩山群罗汉洞组石英岩,灰白、浅肉红色,主要矿物成分为白云母、绢云母、石英,含有少量磁铁矿,等粒变晶结构,(巨)厚状变余层理构造。
海拔高度436米,经纬度:
北纬34.28°,东经113.02°.周长为32米。
形成的原因:
在山脚下的启母石,因受风化和人为的原因,再加上物理风化和重力作用,从而形成“头重脚轻”的形状。
鸡鸣山下层:
中元古界五佛山群何家寨组页岩,紫红色,成分黏土状矿物。
嵩阳运动遗迹处的岩石:
是属于角度不整合,其中上层属于石英岩,下层变质岩。
主要矿物成为绢云母,石英片岩。
变砾岩的走向为:
NW255°,倾向为:
SE165°,倾角为:
18°,胶结物磁铁矿晶体,硅质胶结物,成分为石英,磁铁矿。
采石厂处磁铁矿:
铁黑色,不透明,具有磁性。
中岳庙后沟背斜的岩石:
嵩山群罗汉洞组石英岩,灰白色夹黑色条纹,次要矿物为磁铁矿、绢云母,等粒变晶结构,(巨)厚状变余层理构造。
节理产状:
走向为SE101°;倾向为NW191°;倾角为20°。
节理主要为纵节理,岩层倾角为15度。
嵩亭SE113°、1000米山背处岩石:
嵩山群五指岭组千枚岩,砖红、银白色,主要矿物成分为绢云母、黏土。
鳞片状变晶结构,千枚构造。
其中测量的石英岩为斜层理。
高度约为524米。
石船:
岩体整体呈现黄白色,部分新鲜面白色红色夹杂,说明其主要矿物成分为石英、长石。
等粒变晶结构,变余层理构造,层面上明显的波痕说明其形成于滨海环境。
石秤:
同位素年龄值15亿年,中岳运动形成。
为中粗粒花岗岩,外部与岩株相连处为花岗闪长岩,主要矿物石英,次要矿物长石、黑云母,长期遭受球状风化,表面风化严重,且南面风化较北面更严重。
石高2.88米,周长12.23米,解理面走向32°,倾角约90°。
5.嵩山地区主要地质构造
内力引起的地壳乃至岩石圈变形、变位的作用,叫做构造运动。
据地质学家考察,嵩山地区经过23亿年的“嵩阳运动”,8亿年前的“中岳运动”,5、6亿年前“少林运动”,才结束了地质史上的元古代,进入了古生代的寒武纪和奥陶纪。
5.1褶皱构造
岩层的弯曲现象称为褶皱,它是岩层塑性变形的结果,是地壳中广泛发育的地质构造的基本形态之一。
褶皱构造通常指一系列弯曲的岩层,把其中一个弯曲称为褶曲。
褶曲的形态是多种多样的,但基本形式只有背斜和向斜两种。
图2中岳庙后沟背斜
依据转折端可知该褶皱为圆弧褶皱;依据轴面产状可知该褶皱为倾斜褶皱;依据枢纽产状可知该褶皱为倾伏褶皱。
整个褶皱掩体主要由嵩山群罗汉洞组石英岩组成。
中岳庙后沟200m处的背斜上发育有许多节理大致有两类:
剪节理和张节理,多为厚层节理,在背斜的左边还有间接利于张节理的交叉即X节理。
5.2断裂构造
地壳中岩石、特别是脆性较大和靠近地表的岩石,在受力的情况下容易产生断裂和错动,总称为断裂构造,它也是地壳中普遍发育的基本构造之一,通常把断裂分为节理和断层。
5.2.1主要的断层
断层属断裂构造,是岩石的脆性变形,而且断层往往是由节埋进一步发展而成的。
5.2.1.1石淙河处断层
图4石淙河断层
正断层就是下盘相对上升上盘相对下降,在石宗河的断层就是正断层。
断层两盘分别是下二叠统P1是的页岩,上寒武统€3时的石灰岩。
而在同一海拔高度下,上盘岩层时代新,下盘岩层时代老,而页岩所在地层下降,石灰岩所在地层上升,故可判定该断层为正断层。
判断依据:
1上面有明显的光滑断层面。
2断层上有擦痕。
3断层面上为断层角砾岩。
4下盘为寒武纪白云岩,下盘为二叠系砂页岩,他们中间缺失了四个地层,下盘老上盘新,因此为正断层。
5.2.1.2玉皇庙处断层
图中断层破碎带宽度为61m。
断层两盘分别为古近纪时的砂砾岩和罗汉洞组石英岩,可推断此断层为正断层。
砂砾岩岩体中砾石多为石英砂岩,其胶结物质为黏土胶结,其中较大块石英砂岩长约21cm,宽11cm,小块长约8.5cm,宽约4cm。
图5玉皇庙断层示意图
5.2.1.3地层接触关系
由于构造运动,往往使沉积中断,形成时代不相连续的岩层,这种关系成为不整合接触。
按照不整合面上下岩层之间的产状及其所反映的构造运动过程,可分为平行不整合(假整合)和角度不整合(斜交不整合)。
(1)角度不整合
由图4可以清晰看到玉皇庙处地层接触关系为角度不整合。
地层之间的不整合面是划分地层的重要标志。
任何类型的不整合(平行不整合和角度不整合)都代表岩层的不连续现象,反映了地理环境的重大变化。
在玉皇庙处我们观察到此处的花岗岩风化较为严重,岩体成分主要为石英和泥土。
花岗岩与石英岩的接触处,其上为灰白色石英岩,下为花岗岩。
他们呈锯齿状或港湾状不整合接触,在接触带围岩颜色发生变化(褐色)是因为岩浆的高温作用使铁锰氧化,在侵入体中有一定量的俘虏体。
5.2.2节理
节理是沿断裂面两侧的岩块没有发生明显位移的断裂构造。
它是岩石受力而产生的裂隙。
根据节理与所在岩层产状要素的关系,可分为走向节理、倾向节理、斜向节理和顺层节理。
根据节理的力学性质,可分为张节理和剪节理。
5.2.2.1启母石上的节理
在启母石的岩体上可以清晰看到一条石英岩脉,岩脉主要成分为石英。
其成因可能有两种:
一是岩浆活动,后期岩浆活动侵入岩体后形成;二是变质作用,岩体本身存在一些节理,石英在裂隙中重熔结晶而成。
5.2.2.2中岳庙后沟背斜节理
中岳庙后沟200m处的背斜上发育有许多节理大致有两类:
剪节理和张节理,多为厚层节理,在背斜的左边还有间接利于张节理的交叉即X节理(见图2)。
5.2.2.3少林运动遗迹上的节理
此处节理在下寒武统辛集组砂砾岩上表现为砾石裂开,证明形成此节理的力为挤压力,拉张力形成的节理会绕开砾石。
剪节理
张节理是在引张(拉伸)应力作用下产生的裂隙。
它往往具有张开的裂口,节理面粗糙不平,没有擦痕,往往不切过砾石或砂粒,张节理一般发育稀疏,间距较大,延长不太远,有时为石英脉、方解石脉或矿脉所充填。
剪节理是在剪切应力作用下产生的裂隙,又称扭节理或X节理,它具有紧闭的裂口,节理面光滑平直,延伸较远,多能切过砾石或砂粒。
5.2.2.4采石场处石秤上的节理
石秤遭受球状风化,各种矿物的热胀系数不同,温度变化易引起岩石破裂。
此外,其矿物成分长石易风化等,都是形成节理的原因。
石称
5.3飞来峰构造
嵩亭所在山的构造为飞来峰,山下为嵩山群五指岭组的石英岩,山峰为罗汉洞组石英岩。
飞来峰在平面图上都表现为和周围的岩层呈断层接触。
飞来峰是老岩层周围都是心眼曾,可推测:
罗汉洞组石英岩是由东向西逆冲在五指岭组之上。
5.4一线天
一线天是嵩山地区发生中岳运动时岩层在张力作用下形成的节理,并且节理两侧岩体在垂直方向上有错动。
6.地貌
地貌是指地球硬表面由地貌内外动力相互作用塑造而成的多种多样的外貌或形态。
6.1典型地貌
由构造运动造成的地球表面的巨大起伏,从而形成了多种多样的外貌或形态,简称构造地貌。
单面山是典型的构造地貌。
单面山又称单斜山。
在单斜构造地区,岩层倾角较缓,软硬相间,受侵蚀切割后,软岩层蚀成谷地,硬岩层突露成山岭,即单面山山体延伸方向与构造线一致,山脊往往成锯齿形,两坡明显不对称。
其特点是:
1、陡缓差别很大;2、一面坡度与层面一致;3、山脊走相与岩石走相一致。
此地区的岩石出露地表后受到物理风化,岩石层面破碎,致使风化物在山坡处发生大量堆积。
7.在嵩山地质博物馆的所见
8.野外知识拓展
实习感言
漫长而又短暂的实习结束了,在这短短的一个星期内,让我这刚刚进入大学没有多久的菜鸟感触颇深,同时,在实习过程中有我最难忘的记忆。
也许过了一段时间后,回忆这次的嵩山实习,只剩下发黄的照片和那些一块块的石头,以及可能会流浪天涯的实习记录和实习心得!
因此,我要把这份感触写在这里,作为我实习的证明,也许许多年后会想起当年的那些事。
在实习的过程中,我衷心的体会到自己知识的缺乏,在老师讲有关地质知识时,只能在一旁静静地听,而不能和老师一起探讨有关知识。
特别是在讲有关岩石的岩性时候,根本不能想到任何的知识,那时心里特别的难受!
不过,在实习中,我也学到了许多,例如:
岩石的产状如何去测,岩石的各种特性,以及各种的地质等相关的知识,这让我都能亲身的实践,相信很难忘记。
抛开实习中得知识不说,在实习中我们亲近大自然,感受大自然的种种神奇,以及各种让人流连往返的景色,鬼斧神工的地质构造。
与此同时,也能反衬出我们人类的渺小,使的心胸更加的开阔,心境不断的提高。
这一切都让我对大自然更加的敬畏。
不仅要发句感慨:
我爱祖国的山河!
在感慨自然的神奇的同时,也感谢我班的同学,在实习中的互帮互助,也让我体会到了家庭的温暖和集体力量的伟大。
还有一方面,就是我关于环境污染问题的疑问:
在嵩山一个如此闻名的世界级地质公园,只在景区内部有很好的环境,而出了景区的县城的环境却有很严重的污染呢?
难道只是经济第一?
总的来说,这次实习是一次非常成功的野外实习。
也是我进入大学以来,第一次的野外实习,在以后的学习生涯中,我会更多的走出去,用眼睛、用思维、用画笔将自然的一个个神奇勾勒描画出来。
资源与环境科学学院
11级地理科学(师范)
郭凯
2012年5月5日
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