水文地质实习报告

水文地质实习报告（普通高等教育）题 目 水文地质实习报告 学 院 专业名称 班 级 姓 名 学 号 指导老师 目录一、概述3二、校内实习32.1 木化石（硅化木）32.1.1 简介32.1.2 形成32.1.3 分类3三、北京市延庆国家地质公园43.1 地质公园简介43.2 岩石种类53.1.1 火成岩53.1.2 沉积岩73.1.3 变质岩83.3 地质构造83.2.1 岩石间接触关系83.2.2 小昆仑地貌93.2.3 六道河背斜103.2.4 溶洞113.2.5 褶皱123.2.6 冰劈作用133.4 地质罗盘的使用143.5 测高仪的使用16四、中国地质博物馆174.1 矿物岩石174.1.1 火成岩174.1.2 沉积岩174.1.3 变质岩184.2 宝石184.2.1 简介184.2.2 性质184.3 地球展厅19五、心得与体会19 一、 概述 在黄建坤老师的带领下，我们于10月15日进行了为期一天的地质实习。早晨8：00，我们在学校田家炳体育场附近的木化石旁边集合，由黄老师给我们讲解硅化木的历史、成因。之后坐车前往延庆国家地质公园进行校外实习。主要考察的内容有：户外岩石种类如：火成岩（安山岩）、沉积岩（石英砂岩、岩屑砂岩）、变质岩、地质构造如：小昆仑地貌、坡积土、洪积土以及褶皱、断层等。在老师的讲解下，我们详细地了解了这些岩石的成因和物理性质，地质构造的形成和特色，收获良多。第二天早上8：00，我们又启程去中国地质博物馆进行了一上午的参观学习。在地质博物馆我们在讲解员的带领下依次参观了地球厅、矿物岩石厅、史前生物厅、国土资源厅。经过参观，我们对宝石、各种矿物以及各种化石有了初步的了解。当天下午，黄老师在北京林业大学第二教学楼给我们做了简单的实习总结和实习报告写法说明。再次对黄老师的耐心解惑表示感谢！实习目的：1、增进了我们对各种矿物、岩石以及地貌的了解。2、与实际的教学相结合，使我们对教科书的理解更深一步。3、在野外的实习中，我们教学与实践相互补充，熟悉了地质罗盘、测高器的使用。二、 校内实习2.1 木化石（硅化木）2.1.1 简介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，被地下水中的SiO2（二氧化硅）替换而成的树木化石。它保留了树木的木质结构和纹理。2.1.2 成因木的石化是要经过将原先组织用分解的矿物（例如硅或钙）加以替换（交代作用）这一程序，这种替换作用非常精确，能够体现原来植物的外部形态，内部构造，甚至细胞构造。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，将原有的木结构破坏，通常会导致新的矿物形式出现。2.1.3 分类 根据SiO2的结晶情况和程度，硅化木通常可分为三个品种。若木质被交代成胶质SiO2即蛋白石，则称蛋白石硅化木；若被交代成隐晶质石英（即玉髓或玛瑙），则称为玉髓或玛瑙硅化木；若被交代成微粒的石英，则称为普通硅化木。位于北京林业大学校内的硅化木属于石英木化石（普通硅化木），其大体上呈现黄色和褐色，有极少部分出现白色。黄色在硅化木中的呈现主要有两种状态，均匀状态和非均匀状态。图1中的硅化木中的黄色处于非均匀状态，这是由Fe2O3的黄色矿物相的浸染作用，使木化石呈显黄色，且有浅深之分。而另一种均匀状态的木化石，黄色在其中分布均匀，里、外一致，与原始木质相关。多以松，柏等产树脂性植物为主。图1中可看出，木化石中褐色部分以斑块状、花斑状或一团团的分布呈现，这是因为受Fe2O3的褐色矿物相浸染，使木化石呈显褐色。在木化石中整体呈褐色者少见。 当矿物纯净度高，粒度均匀，组成单一，细胞残留色浅，细胞壁残留物极少时硅化木会呈现白色状态。细胞形态主要从石英、玉髓交代、充填、堆积形成的细胞轮廓判断。其中纯白色木化石在自然中较少见。图1 木化石（硅化木）三、 北京延庆硅化木地质公园3.1 地质公园简介北京延庆硅化木地质公园位于延庆城区东北部白河两岸，据市区约100公里。园区西起燕山天池,东至滴水壶，全长26公里，南北宽约6-8公里,内含木化石群、滴水壶、乌龙峡谷、燕山天池、云龙山等五个景区,总面积226平方公里，她东依怀柔，南靠八达岭长城,西邻龙庆峡，北枕坝上草原，风景秀丽，气候宜人。图2 延庆国家地质公园一角3.2 岩石种类岩石种类分为火成岩、沉积岩、变质岩三种，这三种岩石之下也有更加细致的分类。这次实习主要接触到的是火成岩和沉积岩，这篇报告将对这两种岩石进行一些细致的讲解，变质岩则加以简单的介绍。3.2.1 火成岩a.简介火成岩又称岩浆岩，岩浆侵入地壳或喷出地表后冷凝而成的岩石。是组成地壳的主要岩石。分侵入岩和喷出岩两种。前者由于在地下深处冷凝，故结晶好，矿物成分一般肉眼即可辨认，常为块状构造，按其侵入部位深度的不同，分深成岩和浅成岩；后者为岩浆突然喷出地表，在温度、压力突变的条件下形成，矿物不易结晶，常具隐晶质或玻璃质结构，一般矿物肉眼较难辨认。常见的岩浆岩有花岗岩、花岗斑石、流纹岩、正长石、闪长石、安山石、辉长岩和玄武岩等。图3 火成岩b.安山岩安山岩是一种中性喷出岩，相当于深成岩中的闪长石。一般为斑状结构，基质多为隐晶质，斑晶多是角闪石、辉石、黑云母和斜长石。颜色为灰、灰褐、紫色。力学性质比较强硬，可用作建筑材料。图4 安山岩c.构造火成岩的构造有块状构造、流纹构造和气孔与杏仁构造。其中杏仁构造是指岩浆中的气体散逸后留下孔洞，当气孔被后来的硅质、钙质填充所形成，为喷出岩所特有。3.2.2 沉积岩a.简介 沉积岩包括碎屑沉积岩、火山碎屑岩、非蒸发岩和蒸发岩。其中碎屑沉积岩中有分为砾岩、砂岩、粉砂岩和粘土岩。砂岩由石英颗粒（沙子）形成，结构稳定，通常呈淡褐色或红色，主要成分为硅、钙、黏土和氧化铁。砂岩按成分分为：石英砂岩、岩屑砂岩和长石砂岩。在这次考察过程中，主要看到的是岩屑砂岩和石英砂岩。1b.石英砂岩 本次看到的石英砂岩形成于距今17亿年的海洋环境中，。主要组成为粒状石英，中细粒结构、层状构造、胶质胶结。局部可见海相指向矿物海绿石。图 5中的石英砂岩具有平行层理及泥裂。泥裂是由未完全干的沉积物被太阳光照射形成的层面构造。平面上成不规则多边形裂块，横剖面成V型，为浅海沉积和周期性暴露的标志。砂岩的强度相当高，但遇水浸泡后强度则会大大降低。图5石英砂岩（岩和土没有明显的界限，强度受水影响）图6 石英砂岩c.岩屑砂岩岩屑砂岩主要是由石英、岩屑和长石构成，其中，岩屑含量占50%以上。常在山前冲积扇、山间盆地及河流相沉积中产出。主要分布于强烈隆起的山前凹陷区内。岩屑成分多样，有时粘土含量较多。化学胶结物多为硅质和碳酸盐质。碎屑粒度粗，多棱角状，分选性差，以灰色、灰绿色者常见。3.2.3 变质岩a.简介原先生成的火成岩、沉积岩和变质岩经高温高压及化学活动性很强的气体和液体作用后，在固体状态下，发生矿物成分或结构构造的改变行成新的岩石，这就是变质作用。行成的往往还称为变质岩。变质岩不仅保持自身的特点，往往还保留原岩的某些特征。 变质岩中还有一些在火成岩和沉积岩中都存在的矿物，它们可能是从原岩中继承下来或是在变质作用过程中形成的。这些矿物有石英、钾长石、钠长石、白云母、黑云母等。 原岩的结构在变质作用过程中可以全部改变行成变质岩的结构，也可以部分残留。因此变质岩的结构具有变晶结构和变余结构两大类。 与变质岩的结构的特征类似，变质岩的构造分为变成构造与变余构造两大类。变成构造又分为片理构造、片麻状构造、板状构造、斑点构造、块状构造。3.3 地质构造3.3.1 岩石间接触关系岩石（地层）间的空间接触关系有很多种，包括一下几种：（见图 8） 整合接触，表现为相邻新老地层产状一致，时代连续。 假整合接触，表现为相邻新老地层产状一致，但地层时代不连续。 不整合接触，表现为相邻新老地层产状不一致以角度相交，地层时代不连续。 侵入体的沉积接触，侵入体直接被沉积岩覆盖，二者有风化侵蚀面的存在。侵入接触，侵入体与被侵入围岩之间的接触关系。 断层接触，直接接触面之间为断层。 2图 7 岩石间接触关系图 8 土城子组砂岩与安山岩接触关系3.3.2 小昆仑地貌延庆地质公园的小昆仑地貌发育与距今17亿年的前寒武纪岩层中。在这里可见燕山运动形成的如阶梯状山前断裂，青峰拔地而起，气魄雄浑，向世人展示大自然的壮美。在构造隆升和和风化侵蚀的双重作用下，形成了层峦叠嶂，雄美壮丽的小昆仑地貌。3图 9 小昆仑地貌图 10 阶梯断层 地质现象发达3.3.3 六道河背斜背斜指岩层发生褶曲时，形状向上凸起者。在一般平地上，背斜的地层上半部受到侵蚀变平，会形成中间古老，两侧较新的地层排列方式。其中具体判断方法下文将会详细阐述。图 11 六道河背斜一角（有雾 比较模糊）图 12 向斜背斜示意图3.3.4 溶洞溶洞是可溶性岩石中因喀斯特作用所形成的地下空间，溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，石灰岩里不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为可溶性的碳酸氢钙。由于石灰岩层各部分含石灰质多少不同，被侵蚀的程度不同，就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀丽的山峰和奇异景观的溶洞，由此形成的地貌一般称为喀斯特地貌。图 13 溶洞3.3.5 褶皱岩层在形成时，一般是水平的。岩层在构造运动作用下，因受力而发生弯曲，一个弯曲称褶曲，如果发生的是一系列波状的弯曲变形，就叫褶皱。褶皱虽然改变了岩石的原始产状，但岩石并未丧失其连续性和完整性如图16层状岩石中较容易形成明显的褶皱，岩层受两侧外力挤压，向上突起的形成背斜，凹陷的为向斜。但是并不绝对，也有特殊情况如图17。判别背斜与向斜的依据是褶曲核部和两翼岩层的新老关系，核部岩层老，两翼岩层新，就是背斜；核部岩层新，两翼岩层老，就是向斜。图 14 普通褶皱形成示意图图15 褶皱图 16 背斜向斜特殊情况3.3.6 冰劈作用冰劈作用（冻融风化）：属于风化作用中的物理风化作用中的一种。物理风化包括热力风化和冻融风化。图 17为冻融风化。 原理： （1）这样冻结、融化频繁进行，使裂隙不断扩大，以至使岩石崩裂成为岩屑。 （2）在干旱区，当岩石裂隙中的水，溶解着大量的盐类矿物时，一旦含水量蒸发，浓度达到饱和，盐类再结晶，使体积增大，对围限它的裂隙产生膨胀压力，使裂隙扩大加深，也可以使岩石崩裂。图17 冰劈作用3.4 地质罗盘的使用原理：利用磁针指示地球南北磁极方向的性质测量目的物的地理方位。但是地磁的南北两极与地理上的南北两极位置不完全 相符，即地磁子午线与地理子午线不重合，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。在使用前要进行磁偏角的校正，这一点常被忽视。对于我们北京的学生而言，北京的磁偏角是西偏550，在做磁偏角校正时旋转刻度螺旋使水平刻度盘的35410与0的箭头对齐。接下来我们要测量的就是层面产状的三要素：走向、倾向、倾角。如图图18 测量要素方向(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 岩层倾向是指岩层向下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困难，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。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 大读数，即为岩层之真倾角。图 20 测量实景3.5 测高仪的使用 原理：三角测高原理h=Ltan 使用方法：在所测物体旁选一水平距离L为15m或20m的测点，按下启动钮让垂针自由摆动，手持测高器瞄视树顶，片刻后等垂针停摆时按下止动钮，根据垂针在刻度盘上的指示位置读取测高值。图 19 测高仪的使用四、 中国地质博物馆4.1 岩石矿物4.1.1 火成岩在前文3.2.1a中曾经写过火成岩的简介，在此就不必赘述。下面是几种火成岩的特征构造。a. 块状构造，组成岩石的各种矿物均匀地分布于矿物之中。b. 气孔与杏仁构造，岩石中分布着大小不等的圆形或者椭圆形孔洞，称为气孔构造。它是岩浆中气体散逸后留下的孔洞。当气孔被后来的硅质钙质填充后便形成杏仁构造，为喷出岩所特有。c. 流纹构造，指不同颜色的条纹或拉长的气孔，长条状矿物沿一定方向排列，系粘度大的火山熔岩的流动构造。4.1.2 沉积岩 同火成岩一样，沉积岩的构造在上文已有叙述，下面将具体介绍沉积岩的层理构造。层理构造是沉积岩最基本最特别的构造，是岩石各组成部分在颜色、矿物成分碎屑颗粒大小等方面的差异变化所形成的成层性。层理有两种基本类型，如图 20、图 21所示。层理中各纹层相互平行者称平行层理，而纹层倾斜或相互交错者称交错层理。交错层理的斜纹层在顶部为截切，与底面呈小角度相交或相切，据此常用来判断岩层的顶、底面。沉积岩极易沿层面劈开，其上表面称顶面，下表面称底面。岩层的厚度可在一定范围内保持不变，也可在横向或纵向上变厚或变薄、尖灭或呈透镜状。由层面所分隔的单层岩石厚度各不相同，通常按厚度分成:块状层(厚度1m)、厚层(10.5 m)、中厚层(0.50.1 m)、薄层(0.10.01 m)等。 图 20 沉积岩的交错层理 图 21 沉积岩的水平处理4.1.3 变质岩原先生成的火山岩、沉积岩和变质岩经高温及化学活动性很强的气体和液体作用后，在固体状态下，发生矿物成分或结构构造的改变形成新的岩石，这就是变质作用。形成的岩石称为变质岩。 变质岩结构： 1.变余结构。亦称为残留结构。由于原岩矿物成分重结晶作用不完全，使变质岩仍残留有原岩的结构特征。 2.变晶结构。原岩在固态条件下经重结晶作用而形成的新的结晶质构造。 变质岩构造： 3.变成构造，指通过变质作用形成的构造，如片理构造、片麻构造、板状构造、斑点构造和块状构造。 4.变余构造，指变质岩中保留的原岩构造,如变余层理构造、变余气孔构造等。4.2 宝石4.2.1 简介宝石，顾名思义是珠宝玉石的总称，由自然界产出，具有美观性、耐久性和稀少性，具有艺术价值，可加工成饰品的物质，分为天然宝石、天然玉石、天然有机宝石。宝石可谓矿物中的精华，岩石中的精髓、以及生命的升华。是产自大自然的瑰宝，更是大自然给予人类的珍贵财富。4.2.2 性质（1）宝石均为单晶体（部分为双晶体） （2）宝石的颜色具有均匀单一性（一种宝石由一种或两种色素离子构成） （3）宝石多呈透明体（由特定化学键导致） （4）宝石的光泽（金刚光泽、玻璃光泽、半金属光泽和金属光泽） （5）宝石的密度变化具有很小范围性 （6）宝石的导热性。4图22 各种宝石4.3 地球展厅地球厅以动力为主线，介绍了在内外动力