淮南 地质实习报告.doc

1.实习概况1.1 实习准备6月30日至7月5日为实习时间，其中6月30日上午为实习动员，下午借实习工具、领实习日志、分组，为野外实习做好准备。7月1日至3日为野外实习。其中7月1日实习地点为洞山，7月2日罗山，7月3日实习地点为八公山地质公园、凤台淮河大桥和茅仙洞。参加人员有能源与安全学院2007级采矿工程专业176名同学，以及地球与环境学院的几位指导老师。我所在的采矿工程07-4班共35名同学，分为6个组，我分在第四组并担任本组组长，本组成员有：XX，XX，XX，XXX。洞山罗山凤台淮河大桥茅仙洞八公山地质公园1.2 实习地区地质概况实习区主要位于淮南市境内，恰好在我国南北地理、地质分界线上。其地质特征虽属华北类型，但又有其特殊地方。因煤炭资源丰富，更由于早期三胚层动物化石“淮南虫”的发现而蜚声海内外，引起国内外地质界的重视。因而地质研究程度较高，资料也很丰富，为认识实习提供了良好的条件。市内总面积2121平方公里，人口180万。淮河自西向东横贯市内。淮河以南为丘陵山区，八公、舜耕、上窑“三山鼎立”，海拔多在200米以下，最高峰为八公山区的白鹗山，海拔242 米。淮河以北为黄淮海冲积平原，地势平坦，海拔2040米之间 。淮河由西而东贯穿市区。淮河以南为丘陵，属江淮丘陵组成部分，淮河以北为地势平坦的淮北平原。市境南、东、北为环绕而不连续的高低丘陵，环山均有一斜坡地带，宽约5001500米，坡度10左右，海拔4075米，斜坡地带以下交错衔接洪冲积二级阶地，宽5002500米，海拔3040米，坡度2左右；二级阶地以下是淮河冲积一级阶地，宽25003000米，海拔25米以下，坡度平缓；一级阶地以下是淮河高位漫滩，宽20003000米，海拔1720米，漫滩以下是淮河滨河床浅滩。1.3 实习计划与安排此次实习的野外实习部分分为三天。第一天洞山，主要认识沉积岩，和沉积构造，练习地质罗盘的使用。第二天罗山，观察舜耕山断层；了解组成罗山山体的岩石和地层；观察“淮南虫”的产出层位，认识叠层石，了解寒武纪前的生物特征；观察太古界和上元古界之间的不整合；认识岩石风化剖面，了解土壤的形成。第三天为八公山地质公园、凤台淮河大桥和茅仙洞,主要认识淮南地区寒武纪地层，以及淮南地区的古生物化石，古生物遗迹化石，地质环境破坏，和河流的地质作用。2实习内容与分析2.1 岩石岩石的基本组成单位是矿物，它们的分布并非杂乱无章，而与地球的演化密切相关。它们随着区域、 地质时代的不同有规律地分布。在岩石圈范围内，岩浆岩、 变质岩占总体积 的95%，沉积岩仅占5%，主要分布于5 Km以上的范围内，但却涵盖了大陆面积的70%，海底几乎全部为沉积物覆盖。而沉积岩中，碎屑岩、 碳酸岩盐、 粘土岩共占总量的99%，其它可燃有机岩、 硅质岩、 铁质岩、 铝质岩及盐类仅占很少比例。淮南地区的岩石类型主要为沉积岩，也可见到出露地表的岩浆岩和变质岩，在三天的实习过程中。主要见到的岩石有：页岩、白云岩、灰岩、砂岩、以及泥岩，另外，在罗山南侧可以见到出露的震旦系地层，为严重风化的花岗岩。在野外，由于条件有限，所以快速准确的判断岩石的类型显得尤为重要。下面介绍淮南地区几种常见岩石的野外鉴别方法：白云岩与灰岩： （1）在颜色上石灰岩常含有碎屑和粘土混入物，铁的化合物及有机质等，故多呈深色至深灰、蓝灰、黑灰、灰等，而白云岩则颜色较浅至灰白色、浅黄色、浅灰色。 （2）白云岩硬度较石灰岩略大。 （3）白云岩加冷稀盐酸，缓慢起泡或不起泡，但与石灰岩则明显起作用。 （4）灰岩中常有较丰富的生物化石，白云岩生物化石少或无。 （5）在野外露头上灰质白云岩上场有很多纵横交叉的刀砍状溶沟，此标志常作为野外识别灰质白云岩、白云质灰岩的一个重要依据。（6）灰岩颜色暗深灰色，没有明显的刀砍纹，滴加稀盐酸，剧烈冒泡，硬度低于小刀。其中鲕粒灰岩为鮞状结构，岩石主要由鲕粒组成，含量约为60%，由胶体溶液围绕某一核心逐渐沉淀形成的规则球体，具有明显的同心层状构造，直径小于2mm，形状如鱼卵。砂岩：淮南地区的砂岩分布年代较为广泛，呈现土黄色，土状，碳酸盐为主，长石被风化，Na+、K+、Ca2+等流失，砂粒为矿屑或岩屑，矿屑成分主要是石英、长石、白云母等，岩屑成分取决于母岩的性质，砂粒间的空隙由泥质或化学沉淀物充填，化学成分可能为硅质、钙质、铁质、海绿石、石膏等。其中石英砂岩由于Fe3+的缘故表现为紫红色，其中的二氧化硅的含量大于90%，坚硬，稳定性也好，为伍山组砂岩，石英晶粒，玻璃光泽，粒径3-5mm，分选性较差，形状为椭球状，磨圆度为次圆状。泥岩： 泥岩亦称粘土岩，是淮南地区很常见的一种沉积岩，地域分布十分广泛。主要由粒径小于0.005mm的细腻粒组成，其主要成分为粘土矿物，其次为石英、白云母等。常见的粘土矿物有高岭石、水云母、蒙脱石等，泥岩致密细腻，触之有滑感，如果泥岩中水平层理发育良好，沿层理面能剥成一页一页的薄片，则称之为页岩，其不具有页理构造，是特殊构造的泥岩。 另外，在野外，劈理、片理、片麻理发育的变质岩，常被误认为沉积岩。这些外形类似沉积岩的变质岩和真正的变质岩有如下的区别：（1） 用放大镜仔细观察其结构。变质岩为晶粒（即粒状、纤状、片状等变晶结构） 与沉积岩的碎屑、生物等结构明显不同。（2） 角闪石、辉石、黑云母等暗色矿物一般不会出现在沉积岩中。其在风化过程中易初分解，难以保存。山余家变质岩半风化层中，颜色变浅，结构疏松，就是角闪石先被风化的缘故。2.2 地层和古生物 2.2.1淮南地区的地层分布太古界淮南的太古界缺失下太古界、中太古界。只有上太古界的霍邱群（Ar2）出露较好。该群厚度大约为1521m，与上覆上元古界不整合接触，岩石类型为角闪斜长片麻岩，其同位素年龄27亿年，形成于晚太古代，原岩系基性、中性火山岩，火山碎屑岩，趁沉积砂岩等经区域变质作用而成。元古界淮南地区的中元古界、下元古界缺失，上元古界分布很广，上元古界的特点是地层下部岩性以砂岩、砾岩为主，地层上部岩性以页岩为主，夹灰岩、砂岩。中上层以白云岩、灰岩、泥灰岩为主，含有重要化石叠层石以及蠕虫化石，厚度1000m左右。（1）.清白口系.伍山组（Qnw）本组含石英砂岩，厚度22m左右。.刘老碑组（Qnl）本组岩性以页岩为主，夹有灰岩、砂岩。厚度530m，不含化石。（2）.震旦系.寿县组（Z1sh）本组岩性是砂岩，厚度45m左右。.九里桥组（Z1j）本组岩性以灰岩、泥灰岩为主，含蠕虫化石，该生物是世界上最早的三胚层动物，厚度71m左右。.四顶山组（Z2s）本组岩性以白云岩为主，含叠层石，厚度255m左右。下古生界淮南的下古生界岩性基本稳定，以白云岩、灰岩为主。化石丰富，特别是寒武系各种海生无脊椎动物化石非常多，并形成生物碎屑灰岩，最具特色的生物是三叶虫，是划分寒武系地层的重要依据。（1）.寒武系.馒头组，上下部为紫红色页岩，中部夹灰岩。含有三叶虫化石，厚度193m左右。.毛庄组，岩性是灰岩，页岩。灰岩页岩互层。厚度140m左右。.徐庄组，上下部为灰岩，中部砂页岩。厚度200m左右。（2）.奥陶系淮南地区奥陶系的中统、上统均缺失，唯有下统有出露，岩性以白云岩、灰质白云岩、灰岩、页岩、泥岩、泥质白云岩。上古生界淮南地区的志留系，泥盆系以及石炭系的下统均缺失，二叠系的上统以砂岩、页岩为主，厚度800m左右。.下石盒子组（P2s）本组岩石类型是粉砂岩、砂岩、以及页岩。含有媒。厚度530m。.石千峰组（P2sh）本组岩石类型以红色砂岩、页岩为主。 地 层代号厚度(米) 地 质 特 征 新 生 界第四系Q未固结的沙、砾、泥第三系新N紫红色砂页岩老E 中 生 界白垩系上统 K2下统K1紫红色砂岩,泥岩夹砾岩侏罗系上统毛坦厂组J3m300火山岩,砂岩中统J2下统J1三叠系上统T3中统T2下统和尚沟组T1h1000紫红色砂岩,页岩刘家沟组T1l 上 古 生 界二叠系上统十千峯组P2sh180紫红色砂岩,页岩上石盒子组P2s530粉砂岩, 砂岩，页岩,含煤20-25层下统下石盒子组P1x220粉砂岩,页岩与砂岩互层,含煤9-12层山西组P1s70砂岩,粉砂岩,泥岩,煤层，含植物化石石碳系上统太原组C2t112灰岩和砂页岩,煤层互层，含下统C1泥盆系D志留系S 下 古 生 界奥陶系上统O3中统O2下统马家沟组O1m147白云岩,灰质白云岩,页岩肖县组O1x224灰岩为主 夹白云岩 贾汪组O1j10页岩,泥质白云岩寒武系上统土坝组3t137白云岩,含不规则石英条带,风化后蜂窝状崮山组3g74上部页岩,泥灰岩,下部鲕粒灰岩中统张夏组2zh227厚层鲕粒石灰岩,生物碎屑灰岩徐庄组2x200上下部灰岩，中部砂页岩下统毛庄组1mz140灰岩,页岩互层馒头组1m193上下部紫红色页岩.中部灰岩，含三叶虫猴家山组1h120白云岩,白云质灰岩,页岩,底部砾岩,含磷元古界上元古界震旦系上统四顶山组Z2s255白云岩为主,含叠层石下统九里桥组Z1j71灰岩,泥灰岩,含蠕虫化石寿县组Z1sh45砂岩青白口系刘老碑组Qnl530页岩为主,夹灰岩、砂岩伍山组Qnw22石英砂岩曹店组Qnc21砂砾岩中元古界Pt2下元古界Pt1太古界上太古界 霍邱群Ar21521角闪斜长片麻岩,同位素年龄27亿年附表：淮南地层分布表2.2.2 淮南地区古生物 淮南地区主要可见的古生物化石有叠层石（罗山），寒武纪三叶虫化石（八公山），淮南虫遗迹化石（八公山）。尤其是在八公山地质公园三叶虫化石遗迹景点，三叶虫化石更是俯拾即是，是全国乃至全世界三叶虫化石的绝佳采集点。 附图：三叶虫示意图从背部看去三叶虫为卵形或椭圆形 ， 成虫的长为310厘米，宽为13厘米 。小型的6毫米以下 。三叶虫体外包有一层外壳，坚硬的外壳为背壳及其向腹面延伸的腹部边缘 。腹面的节肢为几丁质，其他部分都被柔软的薄膜所掩盖。一般所采到的三叶虫化石都是背壳。三叶虫背壳的中间部分称为轴部或中轴，左、右两侧称为肋叶或肋部。三叶虫壳面光滑。或有陷孔、瘤包、斑点、放射形线纹、同心圆线纹、短刺等。头部多数被两条背沟纵分为三叶，中间隆起的部分为头鞍及颈环，两侧为颊部，眼位于颊部。颊部为面线所穿过，两面线之间的内侧部分统称为头盖，两侧部分称为活动颊或自由颊。胸部由若干胸节组成 ，形状不一，成虫240节 。中间部分为中轴，两侧称为肋部。每个肋节上具肋沟，两肋节间为间肋沟。尾部是由若干体节互相融合而形成的 ， 130节以上不等。形状一般半圆形，但变化很大，可分为一中轴和两肋部。肋部分节，有肋沟和间肋沟。肋部可具边缘 ，边缘上亦常有边缘刺附图：叠层石叠层石是前寒武纪未变质的碳酸盐沉积中最常见的一种“准化石”，是原核生物所建造的有机沉积结构。由于蓝藻等低等微生物的生命活动所引起的周期性矿物沉淀、沉积物的捕获和胶结作用，从而形成了叠层状的生物沉积构造。叠层石的基本构造单位叫基本层，一般为弧形或锥形。基本层构成集合体，呈柱状、锥状、棒棰状等形态，有的呈墙状。淮南地区的罗山南麓，可见到出露的叠层石，规模不大。2.3 地质罗盘的使用及岩石产状的测量地质罗盘仪是进行野外地质工作必不可少的一种工具。借助它可以定出方向，观察点的所在位置，测出任何一个观察面的空间位置(如岩层层面、褶皱轴面、断层面、节理面等构造面的空间位置)，以及测定火成岩的各种构造要素，矿体的产状等。因此必须学会使用地质罗盘仪。 （1）地质罗盘的结构： 地质罗盘式样很多，但结构基本是一致的，我们常用的是圆盆式地质罗盘仪。由磁针、刻度盘、测斜仪、瞄准觇板、水准器等几部分安装在一铜、铝或木制的圆盆内组成。 磁针一般为中间宽两边尖的菱形钢针，按装在底盘中央的顶针上，可自由转动，不用时应旋紧制动螺丝，将磁针抬起压在盖玻璃上避免磁针帽与项针尖的碰撞，以保护顶针尖，延长罗盘使用时间。在进行测量时放松固动螺丝，使磁针自由摆动，最后静止时磁针的指向就是磁针子午线方向。由于我国位于北半球磁针两端所受磁力不等，使磁针失去平衡。为了使磁针保持平衡常在磁针南端绕上几圈铜丝，用此也便于区分磁针的南北两端。水平刻度盘-水平刻度盘的刻度是采用这样的标示方式：从零度开始按逆时针方向每10度一记，连续刻至360度，o度和180度分别为N和S，90度和270度分别为E和W，利用它可以直接测得地面两点间直线的磁方位角。竖直刻度盘-专用来读倾角和坡角读数，以E或W位置为0度，以S或N为90度，每隔10度标记相应数字。 悬锥-是测斜器的重要组成部分，悬挂在磁针的轴下方，通过底盘处的觇板手可使悬锥转动，悬锥中央的尖端所指刻度即为倾角或坡角的度数。水准器-通常有两个，分别装在圆形玻璃管中，圆形水准器固定在底盘上，长形水准器固定在测斜仪上。瞄准器包括接物和接目觇板，反光镜中间有细线，下部有透明小孔，使眼睛，细线，目的物三者成一线，作瞄准之用。 （2）地质罗盘的使用方法 在使用前必须进行磁偏角的校正。因为地磁的南、北两极与地理上的南北两极位置不完全相符，即磁子午线与地理子午线不相重合，地球上任一点的磁北方向与该点的正北方向不一致，这两方向间的夹角叫磁偏角。 地球上某点磁针北端偏于正北方向的东边叫做东偏，偏于西边称西偏。东偏为(+)西偏为(-)。淮南地区的磁偏角为偏东356,使用前将地质罗盘的盘面偏角调整为356，可以满足实习测量的精度要求。 （3）岩层产状要素的测量岩层的空间位置决定于其产状要素，岩层产状要素包括岩层的走向、倾向和倾角。测量岩层产状是野外地质工作的最基本的工作方法之一，必须熟练掌握。1. 岩层走向的测定岩层走向是岩层层面与水平面交线的方向也就是岩层任一高度上水平线的延伸方向。测量时将罗盘长边与层面紧贴，然后转动罗盘，使底盘水准器的水泡居中，读出指针所指刻度即为岩层之走向。因为走向是代表一条直线的方向，它可以两边延伸，指南针或指北针所读数正是该直线之两端延伸方向，如NE30度与SW210度均可代表该岩层之走向。2.岩层倾向的测定 岩层产状及其测量方法 岩层倾向是指岩层向下最大倾斜方向线在水平面上的投影，恒与岩层走向垂直。 测量时，将罗盘北端或接物觇板指向倾斜方向，罗盘南端紧靠着层面并转动罗盘，使底盘水准器水泡居中，读指北针所指刻度即为岩层的倾向。 假若在岩层顶面上进行测量有因难，也可以在岩层底面上测量仍用对物觇板指向岩层倾斜方向，罗盘北端紧靠底面，读指北针即可，假若测量底面时读指北针受障碍时，则用罗盘南端紧靠岩层底面，读指南针亦可。 3岩层倾角的测定 岩层倾角是岩层层面与假想水平面间的最大夹角，即真倾角，它是沿着岩层的真倾斜方向测量得到的，沿其它方向所测得的倾角是视倾角。视倾角恒小于真倾角，也就是说岩层层面上的真倾斜线与水平面的夹角为真倾角，层面上视倾斜线与水平面之夹角为视倾角。野外分辨层面之真倾斜方向甚为重要它恒与走向垂直，此外可用小石于使之在层面上滚动或滴水使之在层面上流动，此滚动或流动之方向即为层面之真倾斜方向。 测量时将罗盘直立，并以长边靠着岩层的真倾斜线，沿着层面左右移动罗盘，并用中指搬动罗盘底部之活动扳手，使测斜水准器水泡居中，读出悬锥中尖所指最大读数，即为岩层之真倾角。 岩层产状的记录方式通常采用下面的方式： 既方位角记录方式，如果测量出某一岩层走向为3100，倾向为2200 ，倾角350，则记录为NW3100SW350或3100SW350或2200350。 野外测量岩层产状时需要在岩层露头测量，不能在转石(滚石)上测量，因此要区分露头和滚石。区别露头和滚石，主要是多观察和追索并要善于判断。 测量岩层面的产状时，如果岩层凹凸不平，可把记录本平放在岩层上当作层面以便进行测量。2.2 地层和古生物认识岩石，就要研究它们在时间上的先后顺序。地层工作的主要内容就是将野外的岩石（层）进行划分和对比，即根据其岩性、古生物、 同位素年龄等确定其形成时代，并按原有的先后顺序，将岩层划分为不同的地层单位，如年代单位宇、界、系、统等，岩石地层单位群、组、段等。不同地区地层还要对比, 确定它们时代是否相当。从而建立区域的地层系统。地层学是地质科学的重要分支，地层工作是一切地质工作的基础。在研究地质历史、 生物演化、 构造、 寻找矿产等方面有着重要的作用。淮南地区煤系地层隐伏于新生代松散层下，而淮南煤田却是从地面地层研究，特别是石炭系地层的研究而发现的。淮南地层与华北地区类似，但又有其特殊性，如猴家山组、 凤台组、 四顶山组、 寿县组等都是淮南地区特有的。在三天的野外实习中，在洞山可见到出露地表的沉积岩，其层状明显，倾角为70左右，倾向为170左右。2.3 地质作用 2.3.1 岩溶地质作用岩溶指可溶性岩石，特别是碳酸盐类岩石（如石灰岩、石膏等），受含有二氧化碳的流水溶蚀，有时并加以沉积作用而形成的地貌。往往呈奇特形状，有洞穴、石芽、石沟、石林、溶洞、地下河也有峭壁。在洞山的老佛洞可以看到这种地质作用，其形成应具备如下条件：有可溶性的岩石。岩石具有透水性，有孔隙或者裂隙。流过岩石孔隙和裂隙的水具有溶解性，不是饱和水。作用于岩石的水是流动的活水，不断有具有溶解能力的水补充。2.3.2 风化作用 风化作用为岩石、土壤及其矿物等由为与地球大气层接触而分解侵蚀作用，可以分为两种，机械性或物理性的风化作用包括因为大气情况如热力、水、冰及压力吊致岩石及土壤的分解。化学性的风化作用包括与大气化学物的直接反应，或与生物产生的化学物反应（生物性的风化作用），最终令岩石、土壤及矿物分解。 风化作用在淮南地区各处出露地层都可看到，其中以罗山为代表。在罗山，可以看到化学作用产生的风化地貌，也可以看到由于地表植物的生长而导致的岩石风化。2.3.3 淮河地质作用淮河地质作用在茅仙洞附近表现的最为明显，主要表现为侵蚀作用，淮河水在茅仙洞附近受到八公山的阻挡，转而向北流。河水与茅仙洞的山体接触，常年冲刷，形成了典型的河流侵蚀地貌。预计未来淮河河道现在的淮河河道淮河原河道附图：茅仙洞地区淮河流向示意图（图中A处为茅仙洞）在茅仙洞处，淮河的侧蚀作用最为明显。此处河流本是向东，进入弯道时,原来沿河流轴线运动的主流,因惯性离心力的影响偏向河弯的凹岸,造成横向水位差,从而单向环流发育起来。环流的表流冲击凹岸弯顶的下段，掏蚀河岸引起崩坍，落入水中的沙、石被环流的底流带到河弯凸岸边堆积，形成边滩。随凹岸后退扩展，凸岸边滩增长，河弯顶不但后退而且缓慢下移，河床的弯曲度加大，变成 S形，进而演变成一串（正反相接）形。预计未来茅仙洞处的山体将会逐渐被淮河侵蚀掉，在茅仙洞西北侧形成牛轭湖，到那时八公山的大部分都将不复存在。2.3.4 舜耕山推覆体（逆掩断层） 逆掩断层是指断层倾角小于45度的低角度逆断层，它的倾角往往在2030度之间，这种逆断层的断层面往往呈舒缓波状，具有压性断层的特征。所谓的逆掩断层推覆体就是指逆掩断层的上盘,老岩层覆盖在新岩层上，这样的老岩层称推覆体。 舜耕山出露的地层较老，深处埋藏了新地层，整个舜耕山就是一个巨大的推覆体，其形成原因是存在逆掩断层。舜耕山断层是八公山舜耕山构造带中主要的断层之一，在八公山南麓以及舜