平泉地质地貌野外实习 Microsoft Word 文档.doc

平泉地质地貌实习指导书2013年5月7日一、实习区概况平泉位于承德市东部，地处河北、内蒙、辽宁三省交接处，属河北省东北部燕山脉末端，位于滦河水系瀑河流域盆地区。区域面积约200平方千米。 平泉山川形式与走向受地质构造和地表出露岩石物理性质的控制，古老的变质岩地区地貌低矮平缓。海拔600-700米，形成了县城西部的低山地貌，山顶开阔，斜坡平缓；中生代火山岩分布区地貌斜坡中等，海拔700-800米，形成了贯穿本区中部的NNE走向的垄岩地貌；元古代及古生代沉积岩分布区，山峰直立，斜坡陡峭，海拔都在850以上，形成了本区东南部和西南部的中山地貌，并有许多单面山。 本区属大陆型季风气候，全年平均气温7.3C，气候干燥，平均年降水量为540毫米，且集中在8-9月份。但由于本区褶皱、断裂发育，使得地下水资源丰富，并且水质较好。 瀑河是本区主要河流，河谷平均海拔550米，河谷平均坡高度5.5米/千米。流水切割强烈，两岸支流、冲沟发育。主流河谷中有沙子和砾石冲积物，并保存有河漫滩的二级阶地，属壮年期地貌。实习区以平泉县城为中心，有丹(东)-(北)京、锦(州)-承(德)两条铁路和京冀，辽冀省际公路穿过，交通方便。在县城还建有平泉地质实习接待中心，专门接待各大院校地质实习。二、实习路线与主要观测点根据三大类岩石，地质构造等的出露和交通情况，本区可选择以下主要实习路线。王杖子路线王杖子路线位于平原县城西南6千米的王杖子村附近山坡上。起点在王杖子村南1千米公路西侧的陡砾下，沿公路向西北方向，止于王杖子村南公路边。1、实习目的和要求：了解元古界以下地层常州沟组、串岭沟组、团山子组和大红峪组的基本岩性和岩石组合；掌握沉积岩石的形成，结构和性质，层理特征及层面现象，观察分析中型背斜构造和小型断层构造。2、主要观测内容：沉积岩地层层序观察 路线可见上元古界底部长城群地层，由老到新分别为：常州沟组：该组岩石的上部出露于本区西南王杖子一带的公路边的背斜轴部，以石英砂岩为主。靠近顶部的石英砾岩中斜层理、交错层理，波痕和泥裂等现象发育。背斜轴部出露的石英砂岩层，由灰白色中厚层石英砾岩和灰紫色的含砾石石英砾岩组成，二者互层，间夹有细砾岩和粉沙质薄层；向上细砾岩夹层消失，粉沙岩夹层增多。产状3040350。串岭沟组：底部为暗紫色铁质石英砂岩、粉砂岩和粉砂质页岩组成，间夹灰白色中厚层石英砂岩，产状3000500。与常州沟组为整合过渡关系。铁质石英砂岩，暗紫色，薄层状，中细粒，石英含量7080%，磨圆度和分选性中等，铁质和泥质胶结，其中铁质含量10%。暗紫色铁质石英砂岩、粉砂岩和粉砂质页岩互层，干裂痕发育；薄层粉砂岩中铁质含量较高，答1520%。灰白色石英砂岩，中厚层状，向上层厚迅速变小。本组地层主体为紫色页岩，厚度为150米。由于抗风化能力弱，已为小南沟溪流冲刷成低洼地带，并为冲击砂和砾石所覆盖，仅在小南沟北坡有紫色页岩出露。团山子组：该组岩石位于王杖子附近，整合于串岭沟组之上，以白云岩、白云质灰岩为主，底部为一层角砾状白云岩夹紫色粉砂质页岩。主体为含燧石条带或结核的白云质灰岩。大洪峪组：该组岩石位于王杖子附近，整合于团山子组之上，以中薄层灰白色石英砾岩为主，中粒、质纯、硅质胶结，产状2970380。由于岩石质地坚硬而耐风化，在王杖子村南北形成了海拔700米以上的NE走向的陡崖和单面山，并沿瀑河西岸连续分布，直达平泉县城西郊西坝村，全长约5千米，地势十分险要。沉积岩基本特征观察首先观察沉积岩的颜色。沉积岩的颜色主要决定于构成岩石矿物的颜色，混入杂质的颜色，以及沉积环境和成岩以后的变化，王杖子路线见到的灰白色石英砂岩是继承了石英矿物的颜色，紫色石英砾岩是混入含铁杂质的结果。其次，观察沉积岩的成分，沉积岩的物质主要来源于先成的各种岩石碎屑及溶解物质，即来源于最原生的火成岩。因此，沉积岩的化学成分总体上与火成岩相似。但在野外考察时主要观察沉积岩的矿物成分。每种沉积岩一般由1-3种主要矿物组成，最多不超过5-6种，如石英，长石、白云母，高岭石和铝土矿等。它们是各种砾岩，页岩和泥岩的主要矿物成分。此外，还有方解石，白云石等，是构成石灰岩和白云岩的主要矿物成分。再次，观察沉积岩的结构。沉积岩的结构是指组成岩石的矿物颗粒大小，形状以及它们之间的组合关系。如碎屑结构就是碎屑物被胶结物胶结而成的一种结构。按碎屑物大小又可进一步划分为砾岩，砂岩和粉砂岩等。后两种在王杖子路线广泛分布，由极细小的碎屑和粘土矿物组成的比较均一致密的结构称泥质结构：如页岩等；而由化学成因形成，一般呈结晶颗粒的为化学结构。本路线大量出现的主要是白云质灰岩，它是白云岩和石灰岩之间的一种过渡性岩石。 最后，观察沉积岩的构造。沉积岩的构造是指沉积岩组成部分的空间分布及排列方式。本路线可见如下几种类型：层理构造，即沉积岩的物质成分、结构、颜色等在垂直方向上形成的成层更替现象。它是沉积岩与其它类岩石区别的重要特征之一，分为水平层理、斜层理和交错层理。在本路线中广泛见于常州沟组和大红峪组的石英砂岩中，它们是在广阔的浅海或滨海条件下形成的；层面结构是在沉积岩层面上保留的自然作用的痕迹，如波痕、泥裂（或干裂）等。我们沿王杖子背斜东南翼上山，在常州组石英砂岩中几乎到处可见风化破碎的带和有波痕和泥裂的粉砂岩块。是在滨海相沉积环境下形成的；结核构造，是沉积岩中的异性包裹物，本路线中常见于团山子组中部的硅岩辉岩中。中型背斜构造和小型断层构造 王杖子中型背斜，位于路线起点的公路边，其轴部为常州沟组石英砂岩地层，冀部为串岭沟组和团山子组地层。背斜东南部被一条地区性NE向逆断层切断，产状变陡。为了了解两翼的产状变化，在这里可使用罗盘测量产状。 小型断裂构造，沿路线观察，可见岩层剖面上触目皆是节理构造，其特点是岩石裂隙两侧的岩层并没有发生明显的位移。在背斜转折部位，因受张力作用，节理特别集中，并于岩层垂直。研究节理的类型、成因和分布规律，对找矿、找地下水及各种工程建设有重要意义。沿路线剖面可看到小型断层构造。特别是在王杖子村附近由团山子组白云质灰岩组成的山坡上一个小型断层形态明显，一目了然。有的沿断层流水溶蚀成六七十厘米宽、三四米深的小溶洞。沉积岩岩性和构造与地貌的关系地貌是内外营力综合作用的结果。在相同的风化侵蚀条件下，不同岩石性质和构造会形成不同的地貌。在王杖子路线注意观察和分析地貌和沉积岩岩性和构造的关系。 吕家营路线吕家营路线位于王杖子至吕家营之间，起于王杖子村北755高地东段最低处，沿西北方向经哈叭气至吕家营沟口。1、实习目的和要求：主要了解沿线地层的变化；掌握岩性及其变化规律；观察分析小哈叭气断层，掌握分析断层性质的方法。2、主要观察内容；沿线地层及岩性观察高于庄组：为含猛碎屑岩，由于含锰细沙岩，含锰页岩组成的互层带。磨园中等，分选性差；上部为灰色质页岩、泥质灰岩和钙质白云岩互层。泥质灰岩和钙质白云岩互层；杨庄组：主要由青灰色石英砾岩组成，磨圆度较好，分选性较差，菱镁矿胶结，滴浓盐酸微微起泡，出露部分铁质氧化，岩石表面呈褐红色；雾灵山组：由砂质白云岩夹钙质砂岩组成。底部白云岩具角砾状构造，向上消失。砂岩胶结物以钙质、白云质为主。小哈吧气断层在平泉县城西小哈巴气沟，高于庄组沟两侧的相应部分都有清晰的露头刨面，并有保存完好的小型褶皱形态。通过观察分支可知是由NNE走向逆断层牵引形成的。断裂北侧分布为太古界迁西群上平房组变质岩系（Arsh）；南侧分布着高于庄下段地层。不同时代的地层接触，充分说明了断层的存在。断层宽20余米，由片里化岩石、压碎岩、构造角砾岩、糜棱岩及断层泥组成。主要断层面产状走向NE70度，倾角72度，倾向NW。断层面无论在走向上，还是在倾向下均呈舒缓坡状。其两侧次一级构造发育，由节理、小断层及牵引小褶曲在主断层面上组成“入”字形构造。双洞南山路线观测路线位于平泉县城东南8千米的双洞南山上。1、实习目的要求：了解萤石矿特点及矿山开发情况；观察石灰岩溶洞的自然景观；认识铁锰矿的层位及特点。2、主要观测内容：双洞南山萤石矿双洞南山海拔937米，远看此山，因人工开采萤石矿和天然溶洞，已是千疮百孔，故又名窟窿山。双洞南山位于双洞背斜核部，岩石有硅砾岩和白云质灰岩组成。双洞萤石矿属于中低温热液充填交代型矿床，由从岩浆中分逸出来的含氟汽水溶液顺构造通道贯入围岩，并与白云质灰岩中的碳酸钙反应发生交代作用，形成萤石（CaF2）.矿体受次级小褶曲和断裂构造控制，呈透镜状、似层状、脉状及巢状。这里的萤石有白色、灰色和紫色几种，多呈粒状集合体，溶洞中还可见立方体形状的萤石晶体，玻璃光泽，硬度小于小刀，性脆。伴生矿物有方解石、重晶石等。萤石受热或在紫外线照射下发出荧光，萤石因此而得名。萤石是炼优质钢的助溶剂，化学上是制氢氟酸的原料。无色透明结晶完好者，可用做制造光学仪器的棱镜和透镜。我们可向采矿工人了解这里的萤石品位及开采利用情况。石灰岩溶洞自然景观在平泉的石灰岩地区分布有许多小型天然溶洞。我们观察的是在双洞山南破上的一个天然溶洞。溶洞的形状呈不规则状，面积约50平方米左右，洞高2米左右。洞顶参差不齐，到处悬挂着圆锥状、乳头状的黄白色石钟乳。有的已被破坏，仅在洞顶留下一些断面。洞底有许多大小石笋正在生长，有锥状、塔状等。有的已经与洞顶的石钟乳连在一起，形成了大小不等的石柱。溶洞是由含二氧化碳的水对石灰岩溶蚀造成的。由裂隙或空隙向下渗透的碳酸钙水溶液渗透到洞顶时，二氧化碳气体逸出，水滴滴下，一部分钙质残留在洞顶，并逐渐生长形成石钟乳。石笋是由洞顶滴下的碳酸钙溶液沉淀堆积形成的。石笋和石钟乳的横断面都具有同心圆结构，石钟乳有中央通道，石笋没有中央通道。据了解，一九五八年以前，南山有许多溶洞，里面有石钟乳、石花、石蘑菇等，非常好看。后来由于开矿，人工破坏，一些溶洞倒塌埋没了。但在四通八达的采矿坑道中还有许多可供观赏的石灰岩溶洞自然景观。外生沉积型铁锰矿床位于双洞南山的东南山梁上。铁锰矿体为锰砂质含铁页岩，夹在白云质灰岩中，是在湿热气候条件下的海浸过程中形成的。矿体呈透镜状、条带状；矿石呈致密块状。通过采样分析，平均品位符合工业最低指标，但规模较小，所以不利于开采北台子路线北台子路线位于平泉县城西南约4千米的北台子村周围。起点在北台子西南山脚下，向北穿越花岗岩体，东行经村东山沟止于村东南山坡下。1、实习目的与要求：主要掌握火成岩和变质岩的岩石特征，认识了解火成岩的侵入接触关系，观察分析不同岩石形成的地貌特点。2、主要观测内容：火成岩的岩性特征北台子花岗岩：岩体出露于北台子村西北，出露面积约0.24平方千米。岩体呈椭圆状，长轴沿NWW方向延伸。岩石的颜色风化面为黄褐色，用锤子即开新鲜面为肉红色。主要矿物成分为长石、石英；次要矿物为黑云母等。矿物结晶颗粒直径约15毫米，为中粒结构，岩石中的矿物排列不显示一定的方向性，故为块状构造。伟晶岩多产出于北台子花岗岩周围的变质岩系中，呈不规则脉状。主要岩石颜色肉红色，由钾长石和石英的粗大晶体组成，为伟晶结构，故称伟晶岩。此类岩石常富有宝石和各种稀有金属矿床。但这里的伟晶岩比较简单，未发生矿化现象。 太古代的几种变质岩类型 花岗片麻岩：新鲜面呈浅灰色至肉红色。主要矿物成分为长石、石英、黑云母及少量角闪石和磁铁矿等，呈花岗变晶结构。肉眼观测其与花岗岩的主要区别是组成岩石的等片状黑云母、柱状矿物角闪石和等粒状矿物长石、石英等排列成深浅色泽相同的连续条状构造，称为片麻状构造，故称这种岩石为片麻岩。但这里的岩石已经不同程度地受到花岗岩化作用，被花岗岩化了。因此，严格地讲应称它们为花岗片麻岩。磁铁石英岩：颜色呈灰黑色。主要有白色矿物石英和黑色矿物磁铁矿组成。白色矿物和黑色矿物相间排列成宽窄不等的黑白色条带，故称为条带状构造。 我们用锤子砸碎岩石，用磁铁吸引，黑色矿物便神奇地跑到磁铁上，说明黑色矿物是磁铁矿。磁铁石英岩在花岗片麻岩中呈透镜状产生，它相当于鞍山式铁矿的含矿层位。在北台子花岗岩西侧的二五高地东坡采石坑附近周围，有许多当地老乡盲目开采出来的磁铁石英岩，因达不到开采品位，所以只能是一种含铁的变质岩石，如果含量达到开采品位，就是鞍山式铁矿了。侵入接触关系在北台子村后的山沟北侧出露有花岗岩体边部与围岩的不整合接触面，花岗岩与片麻岩相互交错，是岩浆侵入到片麻岩裂隙中而形成的侵入接触关系。喷出岩在台北子村后的六二五高地北边分布有喷出岩，包括安山岩、火山凝灰岩和火山凝灰角砾岩。这里的安山岩主要呈灰色和灰绿色，斑晶结构，斑晶为斜长石。气孔发育，从下向上明显增大，由二毫米至五十毫米，其中充填有玛瑙、方解石，呈杏仁状，杏仁为不规则扁圆状，气孔和杏仁呈定向拉长分布。 喷出的火山碎屑物质散落到地表，胶结后便形成了火山碎屑岩。颜色为灰白色和灰绿，分选较差，磨圆度也很低。本去出露的火山碎屑岩均为侏罗纪的产物。其岩性多为安山质的，有火山集块岩、火山凝灰角砾岩和火山凝灰岩。 喷出岩在本区大量出现，说明本区在侏罗纪是火山活动频繁剧烈地带。火成岩与变质岩的地貌特点沿北台子路线观测我们可清楚地发现，远处的沉积岩地貌，山峰陡立，沟谷分明；而近处的花岗岩与变质岩地区则低丘平缓，浅谷无奇。这主要是由岩石的性质决定的。首先，组成岩石的矿物，无论是花岗岩，还是片麻岩，其中的长石，云母等矿物极易水解变成高岭土，从而导致岩石解体。再者，从岩石的结构上看，粗粒矿物组成的岩石比细粒矿物组成的岩石容易风化；多种矿物组成的岩石比单一矿物组成的岩石容易风化。而花岗岩和片麻岩不但矿物颗粒比一般沉积粗大，组成岩石的矿物种类也比沉积岩复杂，因此风化速度较快。所以，在大致相同的风化侵蚀条件下，花岗岩和片麻岩形成的地貌景观与沉积岩形成的地貌景观就截然不同了。梁杖子路线梁杖子路线位于平泉县城西南约7千米的梁杖子村北716.5峰附近。1、实习目的与要求：主要掌握黑云母花岗岩和伟晶岩脉的岩石特征。2、主要观测内容：黑云母花岗岩该岩体出露于梁杖子村北716.5峰附近，呈近东西向延展的带状小岩体产出，面积约半平方千米。黑云母花岗岩侵入于片麻岩中，其中还见有片麻岩的捕虏体。黑云母花岗岩为粉灰色或灰白色，粗粒等粒结构，钾长石呈半自形，粒度大于5毫米，约占60%，石英为它形，小于钾长石，约占20%，黑云母占20%以下，此外尚有少量角闪石、黄铁矿。此中黑云母的粒度较大，约5毫米，由于其量多，有时使岩石色变暗，在局部地段，略有定向排列。该岩体由梁杖子向北，呈明显的由细粒向粗粒结构的变化，即具有分带性。球形风化岩石出露地表接受风化时，由于棱角突出，易受风化（角部受三个方向的风化，棱边受两个方向的风化，而面上只受一个方向的风化），故棱角逐渐缩减，最终趋向球形。这样的风化过程称球状风化。本区出露的花岗岩为粗粒等粒结构，极易遭受风化剥蚀，球形风化现象明显。花岗岩球状风化形成的石蛋或馒头石，形态各异，有的分布于山巅、山坡，有的滚落于溪涧，给人以宽阔的想象空间。伟晶岩脉在梁杖子村北山出露数条伟晶岩脉，倾向338o,与变质的片麻岩稍斜交，宽约0.5米，其组成矿物主要为钾长石和石英，钾长石晶体大者，长轴大于5厘米，粉红色，石英晶体较小。辽河源国家级森林公园辽河源国家森林公园位于河北省平泉县大窝铺林场腹地。平泉县大窝铺林场始建于1952年，位于冀辽蒙三省区交界处，距县城40公里。林区有林面积33万亩，其中国家重点防护林面积24万亩，森林覆盖率达82.2%，是河北省重点林区之一，林区生物多样性明显，动植物种类丰富，被誉为“生物基因库”和“塞外绿宝石”上世纪八十年代，先后作为河北林学院（河北农业大学）、承德农校（承德民族职业技术学院）、河北师范大学生命学院等多所大学和科研院所的实习基地，1996年8月经原国家林业部批准建立辽河源国家级森林公园，与大窝铺林场实行“两块牌子，一套班子”的管理机制，2004年经河北省人民政府批准建立辽河源省级自然保护区，2007年4月顺利通过国家林业局组织的国家级自然保护区初评。多年来，该场在生态建设、资源管护、旅游开发、多种经营等方面取得了显著成绩，实现了林业生态、社会、经济三大效益良性循环，被河北省林业局、河北省人事厅、河北省总工会授予“十五期间河北省林业工作先进集体”。1、景观状况国家AAA级景区辽河源国家森林公园位于北京承德秦皇岛和北京承德大连等黄金旅游线上，距北京260公里，距秦皇岛240公里。公园内双环线因这里是中国七大河流之一辽河的发源地而得名。公园位于东经1182311831，北纬40384146，属大陆性凉温型山地气候，年均气温7.3，夏季最高气温28，是夏季避暑胜地。公园主峰马盂山（光头山），海拔1738米，是平泉县最高峰。据辽史记载，这里是契丹族和奚族的发祥地。辽南院枢密副史陈国公窦景庸墓就座落在石虎村旁，墓地翁仲森立，石羊石虎等石像生虽经千年风雨仍保存完好，体现辽代艺术之精湛。马盂山顶部连绵几千亩的高山草甸，相传是辽王耶律阿保机游牧场所，史称王爷马场。公园主峰下的龙母洞常年滴水，四季恒温，流传着动人的传说。千年古树九龙蟠杨，虬曲盘旋，婀娜多姿。公园内各种天然象形石磷次栉比，出神入化。潺潺溪水清纯甘冽，川流不息。各种野花争奇斗艳，竞相开放。这里青翠欲滴的落叶松林和亭亭玉立的白桦林，是极好的森林浴场。公园以高山、森林、草原、奇花、怪石、清泉、古树、古墓八景齐全而取胜，集花草之大观，汇塞外之风光，移泰山之奇景，得江南之神韵，是水的源头，绿的世界，花的海洋，动植物的天堂，是您旅游、观光、度假、科研的极佳选择。2、资源状况大窝铺林区是河北省辽河源自然保护区的核心区，主要以保护温带森林生态系统、生物多样性及其珍稀濒危动植物物种为主。保护区内的老哈河是中国七大江河之一辽河的上游，发源于保护区内马盂山的西麓，流经河北、内蒙古、吉林、辽宁四个省区，注入渤海，全长1430公里，流域面积为34.5万平方公里。丰富的森林植被，强大的生态功能，保护区每年可蓄水700多万立方米，每年向老哈河及辽河中下游地区提供多达1.2亿立方米净水。保护区内土壤主要为棕壤、褐土、草甸三大类型8个亚类，因海拔高度不同而形成中、低山分布带，褐土分布在海拔300-700米之间，棕壤分布在海拔700米以上，草甸土分布在沟谷、河滩低阶地；阴坡、半阴坡多为壤土和沙壤土，土层厚度3060cm，阳坡为砂粒粗骨土，土层厚度2030cm，土壤PH值6.57.5，有机质含量较丰富，一般表土含量0.5-4.8%，最高可达15%。保护区地处暖温带向寒温带过渡地带，属于半湿润半干旱大陆性季风型山地气候。受气候、地理位置和海拔的影响，保护区的森林植被垂直分布明显，随着海拔高度增加，依次形成了低山人工油松林和落叶阔叶灌丛带、中山落叶阔叶林和天然油松林带、亚高山草甸。分布在海拔625-1600米之间的落叶阔叶林和天然油松林带是保护区内主要的森林植被类型，分布着天然油松林、辽东栎林、蒙古栎林、落叶阔叶混交林、山杨林、核桃楸林、白桦林等。尤其是集中连片分布在这里的3300多公顷天然油松林，平均树龄50年，最大的达120多年，最大胸径68厘米，树高20米，枝繁叶茂，长势喜人，年均生长率6.8%，年生长量达3万立方米。天然油松林面积之大、保存之完好，不仅在河北省，乃至华北地区也是屈指可数。分布在海拔1600米以上的亚高山草甸，植物茂密、种类繁多，覆盖率达90%以上，主要种类有野罂粟、金莲花、银莲花、黄花等野生花卉和冰草、白草等禾本科植物。植物区系属蒙古、东北、华北植物区系的交接地带，区系成分以华北植物区系成分为主，渗入了部分蒙古植物区系成分和东北区系成分的一些种类，是华北野生物种的基因库，有重要的科学研究价值。保护区有植物135科454属988种，其中国家级重点保护植物核桃楸、黄檗、刺五加、野大豆、野核桃、大花杓兰等18种；省级保护植物锦带花、党参等12种。另有紫椴、云杉、党参、柴胡、五味子等具有较高经济和药用价值的植物资源。特别是一株树冠占地750平方米，侧看形似中国地理版图的古树九龙蟠杨，被称为天下奇树，它虽经数百年风雨，依然枝叶繁茂，九条侧干如九条苍龙，盘旋曲绕、形态各异、婀娜多姿。保护区适宜的气候、独特的自然地理环境和复杂的植物区系成分，为大量的珍禽异兽提供了良好的栖息和繁衍环境，以及多种侯鸟迁徒的停歇地，形成了丰富多彩的动物世界。保护区内有脊椎动物5纲29目74科260种，国家级重点保护动物金鵰、黑鹳和豹3种，国家级重点保护动物大天鹅、小天鹅、苍鹰、秃鹫等30种，国家保护的有益或有重要经济、科学研究价值的动物有171种。丰富的动植物资源吸引了许许多多的学者、专家、教授，前来考察和开展研究。中国科学院、河北省一些大学的生物、生态、林业专业把这里作为科学考察和科学研究