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71 北京周口店地区节理构造实践教学内容的探讨 徐先兵 曾佐勋 袁晏明 王国庆 （中国地质大学（武汉）地球科学学院，武汉 430074） 摘 要：节理构造是构造地质学的重要组成部分，在课堂教学和实践教学中均应该予以重视。周口店地 区作为我国地质工作者的摇篮，节理构造较为发育，可以为基础地质、矿产地质以及水工环地质专业本科生提 供良好的实践教学素材。周口店地区虽尚未开发出专门的节理构造教学路线，但节理在雾迷山组白云岩、马家 沟组灰岩、石盒子组含砾砂岩以及房山岩体中均出露较好。在周口店实践教学中，在不同的教学点可以让学生 观察、测量以及研究节理（充填脉）特征、节理性质、节理的分期与配套、节理的形成机制、构造应力场反演 以及节理与区域构造的关系等。 关键词：周口店 节理构造 实践教学 节理是广泛发育于地壳上部岩石中的破裂， 其与脆性断层的区别在于顺破裂面未见明显位 移。节理常被不同类型的脉体所填充，因此一般将两者放在一起进行论述。虽然近十年来有关 节理的研究在构造地质学中逐渐没落，甚至在个别构造地质学教科书中缺少节理章节，但其在 矿产地质、工程地质以及水文地质的研究中方兴未艾。 北京周口店地区作为中国地质工作者的摇篮， 每年接收数以千计的本科生开展地质实习和 数字地质填图训练。 虽然不同版本的地质实习指导书中均介绍了节理的野外观察与研究的基本 工作方法，但尚未专门开辟节理有关的实践教学路线，仅有个别教学点作为学有余力同学的小 专题项目。周口店地区节理广泛发育在元古代至中生代的不同岩层之中，如雾迷山组白云岩、 马家沟组灰岩、石盒子组砂岩以及房山岩体。 一、雾迷山组白云岩中的节理 周口店地区雾迷山组主要发育在西部黄山店、八角寨以及十渡地区。雾迷山组白云岩中主 要发育两组节理，一组走向 NW（320） ，一组走向 NE（50） 。两组节理控制了周口店地区水 系图 1（a）和溶洞图 1（b）的发育。沿八角寨拴马桩公路与 X017 公路两侧节理面出露 较好，可以引导学生观察节理面并系统测量节理面的产状。观察内容主要包括节理面是否平直 和光滑，是否被岩脉所填充、两组面的交切关系、延伸的距离等。然后根据上述内容判断节理 的性质（张节理或剪节理）以及两组节理是否组成共轭节理。由于观察地点主要是位于公路两 侧，因此不要求学生进行节理密度的统计。但需要让学生对所测量的节理产状进行走向和倾向 大学地球科学课程报告论坛论文集（2017） 72 玫瑰花图投影，分析主节理的产状并判断其古构造应力场。在八角寨拴马桩路线上还应注意 另外一种类型的次生节理， 其与构造应力场无关， 但也不属于原生节理， 而是卸荷作用的结果。 图 1 周口店地区雾迷山组和房山岩体中发育的节理 （a）十渡风景区拒马河河流转折与区域 NE 与 NW 向节理一致； （b）八角寨公路旁雾迷山组中溶洞角砾岩沿节理面发育； （c）十渡 风景区雾迷山组中与层面平行的缝合线构造； （d）车厂房山岩体中地形地貌和原生节理走向玫瑰花图； （e）官地房山岩体中发育的 张节理被脉体填充； （f）迎凤坡房山岩体中节理面与羽饰构造 北京周口店地区节理构造实践教学内容的探讨 73 在十渡地区的雾迷山组白云岩中还发育缝合线构造，以顺层理产出为主图 1（c）。根据 缝合线锥轴的方位，可以确定主压应力的方向，引导学生思考主压应力的来源（上伏岩层的重 力还是区域构造应力） 。此教学点还可以引导学有余力的学生利用垂直缝合面方向最大峰和谷 的距离估算压溶量，然后进行岩石有限应变测量。 二、马家沟组灰岩中的节理 周口店地区马家沟组灰岩主要发育在太平山和龙宝峪地区。 在周口店太平山南坡采石场可 见马家沟组灰岩中火炬状节理发育图 2（a）。由于火炬状节理发育在采石场崖壁上，因此仅 图 2 马家沟组灰岩和太原组底砾岩中节理素描图 （a）周口店 164 背斜南翼火炬状节理素描图； （b）周口店实习站马家沟灰岩大型标本中不同期次的节理素描图； （c）周口店实习站 太原组底砾岩大型标本中节理素描图 大学地球科学课程报告论坛论文集（2017） 74 需要学生观察火焰状节理的组成。火焰状节理由两组共轭雁列脉组成，因此首先要让学生观察 两组雁列脉。单组雁列脉的观察内容包括雁列带的宽度、雁列轴的走向、雁列角、错裂方式以 及单条脉体的形状。然后根据雁列角的大小（45或 10）判断其力学性质。火炬状节理发育于 164 背斜的南翼，且可见煌斑岩脉石香肠构造。此教学点需要让学生根据不同构造（褶皱、节 理和石香肠构造）确定古构造应力场方位，然后进行对比与分析，结合交切关系确定不同构造 形成的先后关系。可以提示学生 164 背斜是纵弯褶皱成因，其主应力方向应与褶皱轴和层面的 走向垂直。 石香肠构造是由垂直于不同能干性岩层接触面的挤压或者平行于接触面的伸展形成 的。在采石场崖壁的下部还可见密集的节理发育，可以让学生对节理进行统计、计算节理的密 度和缝隙度等。 三、石盒子组含砾砂岩中发育的节理 周口店地区石盒子组原称杨家屯组，其主要分布在太平山山顶。因其中节理发育，石盒子 组含砾砂岩被切成“豆腐块” ，因此太平山南坡二叠纪砂岩被传颂为“一砂细，二砂粗，过了 三砂吃豆腐” 。 “豆腐块”指的是岩石遭受不同方位节理和层理的切割而成块状。由于太平山顶 露头不佳，因此节理的观察主要是寻找较好的露头进行系统的节理产状测量，然后通过节理走 向和倾向玫瑰花图确定节理的分组及其产状。 四、房山岩体中发育的节理 房山岩体呈穹窿状展布于房山地区，直径 7.59 km，面积约 60 km2。房山岩体早期侵位的 是石英闪长岩和闪长岩体，晚期侵位的是花岗闪长岩体。房山岩体中发育原生节理和构造成因 的次生节理。 原生节理是指在岩浆冷凝过程中产生的节理，其成因与区域构造应力无关。原生节理由三 组呈相互垂直的节理组成，一组近水平，两组近直立。近水平节理平行于流面和流线，又称为 层节理；近水平节理均垂直于流面，其中一组垂直于流线的节理称为横节理，而平行于流线的 一组节理则称为纵节理。横节理和纵节理的走向分别为 NNE 向（20）以及近 E-W 向（90） 图 1（d）。沿 E-W 向纵节理还发育大型峭壁，控制了车厂地区的地形。 房山岩体中发育的次生节理是由构造应力产生的区域性节理。 在水平挤压构造应力作用下 一般产生两组共轭剪节理，其中较为发育的一组节理构成区域性主节理；而在水平伸展构造应 力下一般形成一组张节理。 房山岩体中两组次生节理走向分别为 NE 向 （45） 和 NW 向 （310） ， 与雾迷山组白云岩中发育的两组节理方位一致， 指示周口店地区 NE 和 NW 向共轭剪节理形成 于房山岩体侵位之后。 房山岩体中还发育大量张节理， 且被长英质脉体充填图 1 （e） 。 因此， 对房山岩体中节理的观察需要引导学生区别张节理和剪节理。另外，在房山岩体中可见节理面 上发育较好的羽饰构造图 1（f）。在此需要引导学生对裂源点、羽轴、羽脉进行观察和测量， 并根据不同类型的判别标志确定羽饰构造的形成机制。 北京周口店地区节理构造实践教学内容的探讨 75 五、周口店实习基地大型标本中的节理 在周口店教学实习基地还存放着许多大型标本。在一些大型标本中可见明显的节理发育， 如马家沟组灰岩标本图 2（b）和太原组底砾岩标本图 2（c）。在马家沟组灰岩标本可以引 导学生判别不同走向节理的关系（错开、限制、互切以及追踪）并进行分期；在太原组底砾岩 标本可以引导学生区分张节理和剪节理。 节理作为地壳上部最发育的构造，在课堂和实践教学中均应该引起重视。周口店地区节理 的实践教学虽然不能形成一条完整的观察路线，但应该在各个教学点中予以充分讲解，并让学 生独立观察并进行产状测量、分期和配套、统计分析并进行古应力场反演，最终与区域构造和 演化相结合。 参考文献 1 童金南，徐冉，袁晏明. 北京周口店地区岩石地层及沉积序列和沉积环境恢复J. 地球科学与环境学 报，2013，35（3） ：15-23. 2 徐先兵， 葛梦春， 袁晏明， 等. 数字地质调查教学体系的建设与完善J. 中国地质教育， 2013， 3： 59-61. 3 袁晏明， 赵温霞， 章泽军， 等. 周口店野外地质实践教学体系与内容J. 中国地质教育， 2008， 17 （2） ： 67-72. 4 曾佐勋，樊光明. 构造地质学M. 3 版. 北京：中国地质大学出版社，2008. 5 赵温霞. 周口店地质及野外地质工作方法与高新技术应用M. 北京：中国地质大学出版社，2003. 6 Fossen H. Structural geologyM. Cambridge：Cambridge University Press，2016. 7 Peacock D C P. The temporal relat