水文地质综合实习报告

PAGEPAGE2太原理工大学水利学院水文与水资源工程综合课程实习报告报告编写人：王继东专业班级：水文0902指导教师：孔圣元赵志怀张志祥陈军峰实习地点：山西省交城县水峪贯镇实习时间：2012.6.17-2012.7.6目录第一部分文字报告第一章绪论…………3第一节实习区地理位置及行政区划………………3第二节自然地理及经济地理概况……5第三节实习目的及任务…………………6第二章气象水文条件………7第一节气象条件……………7第二节水文条件……………7第三章地层岩性及岩浆岩体……8第一节地层岩性……………………8第二节岩浆岩体………………13第四章地质构造………15第一节概述…………15第二节主要地质构造及应力状态分析…………15第五章地质发展史…………21第一节构造发展史………21第二节沉积发展史………22第六章水文地质条件及地质灾害………………23第一节水文地质条件……………………23第二节地质灾害………24结束语…………………27第二部分图件1、水峪贯寺沟实测地层剖面图…………比例尺：1:10002、水峪贯寺沟实测地层柱状图…………比例尺：1:5003、水峪贯教学填图区地形地质图………比例尺：1:25000第一部分文字报告第一章绪论第一节实习区地理位置及行政区划水峪贯地区位于吕梁山中段太原西山煤田的西南部。以狐偃山主峰为中心，总面积约350，地处东经,北纬。交城县至古交市公路纵贯本区，而古交市和交城县与太原市分别又铁路和公路相接，目前太原市与水峪贯每日又有公共汽车往返运行，交通十分方便。本区属吕梁山系，其主峰狐偃山，标高为2207m，一般高程在1100m--2000m之间，相对高差500m--附交通图及行政图如下（图1—图3）：图1山西交通地图图2交城县交通地图图3水峪贯行政地图第二节水峪贯自然地理及经济地理概况水峪贯镇除谷地外，大部海拔在1200～1750米之间。地势由西北向东南倾斜。水峪贯地区属严寒微湿气候区，境内年平均气温3℃，多年均积温3585．35度，1月份气温最低，为-15℃——20℃，7月份气温最高，可达30℃。无霜期146天，春季89天，夏季10天，秋季84天，冬季182天。最深冻土层水峪贯镇境内铁、煤等矿广布东境。以油松林为主的森林面积为121500亩。主要作物为小麦、玉米、马铃薯、谷子。其中，镇办煤矿、水泥厂收入124万元。镇办文化中心建有电影院、图书室。境内驻有县西冶铁厂、青沿林场。水峪贯煤矿、铁矿图第三节实习目的及任务一、实习目的通过对交城县水峪贯镇的榆林沟、寺沟、陈台沟、王文沟、大水沟、小水沟等地的地层观察以及剖面测量和地质填图，再结合历史资料进行对比分析，了解实习区内的地形、地层岩性、岩浆岩体、地质构造、气象水文条件、古生物、地下水补给及径流排泄条件、地质灾害等。通过野外实习，理论与实际相结合，把我们所学的知识灵活应用到实际中，加深对教材知识的应用，体会学以致用的意义。另外，要通过实习培养野外实习的方法和技能，学会一定的观察要领和细节，以及提高分析周围自然环境形成原因和过程、各种地形地貌现象的能力。同时培养学生吃苦耐劳、艰苦努力、遵守纪律、团结协作等优良品质和增强集体观念，总结此次实习与我们所学专业的相关联系，增加同学们考察地理和各种典型地质地貌的兴趣和热情，增强对大自然的热爱。二、实习任务综合课程实习是水文水资源专业教学实践的重要环节，具体要求如下：1、能够熟练地使用罗盘测量岩层的走向、倾向、倾角，学会阅读和使用地质图；2、学会在野外肉眼鉴定和描述岩石岩性的方法，熟悉实习区内的地层特征，掌握地层层序的划分。3、分析实习区内地质构造类型，找出判断其类型的依据并分析其特点；4、通过岩石的特点判断岩层的时期，并且可以推断岩层在当时所处的环境；5、分析区内的地形地貌特征，探究各种物理地质现象的成因类型；6、实测地层剖面，画出剖面图；7、对区域岩层不同时期的划分，填图；8、对当地水文地质环境进行评价，了解岩溶水、裂隙水等水文地质特点。9、对当地灾害地质环境进行评价，了解滑坡等地质灾害的特点、预防措施及处理措施。10、编写实习报告，表达对此次实习的感受。三、实习阶段第一阶段：准备阶段；第二阶段：踏勘；第三阶段：实测剖面；第四阶段：填图；第五阶段：编写实习报告第二章气象水文条件第一节气象条件交城县属暖温带大陆性半干旱气候，四季分明。因境内西北高，东南低，高差达2200余米，故气候的垂直分带明显。多年平均气温4~10.0℃，极端最低气温-24.0℃，极端最高气温38.0℃。全年无霜期一般为100～160天，冻土深度一般变化在70～境内降水最大的特点是时空分布不均。由东南边山一带到西北山区，多年平均降雨量变化在450mm到700mm以上，全县多年平均降雨量为555.3mm。降水年际变化大，年内季节差异大，强度变化大。年最大降水量827.1mm（1964年），年最小降水量为316.5mm（1965年），年最大降水为年最小降水量的2.5倍，且大多集中在7～9月三个月。最长连续降雨日12天（1966年7月24~8月4日），总降水量达127.8mm，最大日降水量137.5交城县的风向夏季以东南风为主，冬季以西北风为主，年平均风速为1.6m/s，最大风速达20m/s第二节水文条件交城县境内水系发育，所有的河流均属于黄河水系、汾河流域。按照汾河一级支流划分，境内河流可分为文峪河流域和磁窑河流域。文峪河流域包括文峪河干流及其支流西冶河、东西葫芦河等，它们分别发源于交城县西北部关帝山的孝文山、松树岩、后岭底前云山及四十里跑马堰山峰。流域内森林覆盖面积大，植被良好，清水基流长流不息，多年平均流量2.0m3/s。磁窑河流域包括磁窑河、瓦窑河、石壁河、火山河等边山一带大小沟道20余条，流域面积549平方公里。磁窑河发源于交城北山悬岗岭东西两麓，经交城、文水、汾阳、孝义、平遥等县流入汾河。瓦窑河发源于交城县北部孤偃山，流经城头，在石侯村南汇入磁窑河。磁窑河流域的河流均属季节性流水，年径流量为1243.5m3，其中70%以上集中在汛期，基流甚微。第三章地层岩性及岩浆岩体第一节地层岩性一、地层概述区内地层发育较全，露头良好，由老到新有太古宇界河口群，元古宇长城系，古生界的寒武系、奥陶系、石炭系和二叠系，中生界的三叠系，新生界的第四系等。界河口群、长城系、寒武系、奥陶系主要分布在本区西部高山地带，以逯沟、榆林沟一带发育较好，石炭系、二叠系、三叠系分布在中东部西冶川一带，以寺沟露头发育最好。地层总体走向近南北，仅在狐偃山主峰至水峪贯一带地层走向近东西分布。二、分述1.太古宇界河口群出露于本区西部，为一套变质片岩，片麻岩，变粒岩及大理岩。其总体特征为：①云母片岩较发育，并与变粒岩呈韵律交替出现；②大理岩层数较多，常富含石墨；③变质程度较高，属角闪岩相至麻粒岩相，并普遍受到强烈的混合岩化作用；④构造复杂，常见小型肠状褶皱和柔性流动。区内榆林沟一带常见黑云母斜长片麻岩、混合花岗片麻岩、石榴石长英变粒岩、黑云片岩、角闪岩及大理岩等，并有伟晶岩、细晶岩及辉绿岩脉侵入。此处变质岩属深度变质，普遍遭受混合岩化作用，构造复杂，形成时代有21.23亿年；由于地层岩性作用，此处形成沟谷西宽东窄，山坡西缓东陡的地形，植被发育，针叶、阔叶均有。2.中元古界长城系霍山砂岩位于本区西部，不整合覆盖在界河口群之上，是一套紫红色、粉红色厚层细粒石英岩状砂岩，石英多重结晶，交错层理及波痕发育，有的地段见一层20㎝的含砾石英岩状砂岩，并夹数层紫红色页岩。总厚30m左右。与下伏3.寒武系区内缺失下寒武统。只有中寒武统徐庄组、张夏组，上寒武统崮山组、长山组及凤山组。分布于本区西部，与霍山砂岩呈平行不整合接触。岩性主要为紫红色砂质页、鲕状灰岩、白云岩及竹叶状灰岩等。总厚可达180m。上覆地层：奥陶系下统冶里组，上寒武统凤山组，长山组，崮山组上寒武统中各个组之间为整合接触关系中寒武统张夏组，徐庄组，也为整合接触关系。下付地层：中元古宇长城群淡紫色红色厚层状石英岩状砂岩（霍山砂岩）。在榆林沟中观察的张夏组灰岩。岩性上部厚层鲕状灰岩加薄层灰岩，下部钙质页岩与薄层含白云质灰岩互层60m。此处的岩溶水，裂隙水发育完整，可在岩层中观察到裂隙，溶洞。上寒武统地层：崮山组与张夏组中整合接触关系，中上部为深灰色薄层含白云质灰岩。底部钙质页岩，薄层含白云质灰岩，厚度25m，长山组，中上部竹叶状灰岩加薄层灰质泥质白云岩，底部薄层白云岩，厚度7m，凤山组，中上部灰白质巨厚层中粒结晶白云岩，下部为灰白色薄层细粒砂糖状白云岩，厚40m，组与组之间整合接触。4.奥陶系本区缺失上奥陶统。下奥陶统主要为假竹叶状白云岩、白云岩，夹硅质条带及硅质结核层组成，总厚度为60m。中奥陶统包括下马家沟组白云岩、白云质灰岩及石灰岩，上马家沟组豹皮灰岩、砾状白云岩、白云岩及石灰岩互层，峰峰组灰黄色角砾状灰质白云岩，及泥质条带灰岩，总厚约为400m。上覆地层为中石炭统铁铝岩段，下伏地层为上寒武统凤山组灰白色巨厚层状中粒结晶白云岩。中奥陶统包括峰峰组、上马家沟组、下马家沟组；下奥陶统包括亮甲山组、冶里组。奥陶中统下马家沟组与下伏地层平行整合接触关系。岩性分为三段。下段上部为厚层致密含白云质灰岩；下部为薄层白云岩和白云质页岩互层及角砾状白云岩，厚度约为64m。中段顶部为薄层灰岩，中上部为厚层致密灰岩，下部为薄层白云岩与薄层灰岩互层，厚约为26m。上段则与中段相同，厚度为29m。实习地点为岩溶水补给区。上马家沟组岩性可分为三段，总厚约为220m。下段为灰白色砾状白云岩，厚47m；中段灰色豹皮灰岩，夹厚层或薄层灰岩，厚度为100m；上段灰白色薄层砾状白云岩与灰色中薄层灰岩互层，厚74m，是岩溶水富层。上下马家沟组岩溶水丰富。峰峰组厚67m，与上马家沟组是5.石炭系本区缺失下石炭统。只有中石炭统的本溪组和上石岩统太原组，为海陆交互相含煤地层，中夹3-4层海相石灰岩及煤层，与奥陶系呈假整合接触。总厚80-100米上石炭统：仅太原组一个组，自上而下划分为东大窑段，毛儿沟段，晋祠段。东大窑段：有风化煤线，6号煤层，含生物碎屑的泥晶灰岩，富含动物化石；毛儿沟段：自下而上有7号煤层，黑色片状海相泥岩，夹磷铁矿结核，含腕足类、双壳类以及其他动物化石，8号煤层，灰色粉砂质泥岩、颊岩、铁矿结核和砂岩透镜体、富含植物化石。晋祠段：黑色铝质泥岩，含大量植物根、茎化石碎片，很少保存完整化石。中石炭统本溪组：黑色铝质泥岩，含植物化石碎片，很少保存完整化石，含有山西铁矿。下伏地层：奥陶系中统峰峰组（巨厚层状石灰岩）。在具体的实习区域，石炭系本溪组地层，可分为两段。下段（铁铝岩段）：下面红褐色铁质泥岩，上部为灰色铝土岩，厚度4.7米；上段（畔沟段）：底部砂质泥岩，往上为灰白色铝质泥岩，再往上畔沟灰岩，最上为黑色铝质泥岩，上段厚11米。6.二叠系总的能分为下二叠系山西组和下石盒子组，上二叠统上石盒子组和石千峰组。主要分布在本区中部和南部。分布面积最广，与石炭系呈整合接触。总厚500-600米。上二叠统：自上而下又划分为石千峰组和上石盒子组；下二叠统：自上而下又分为下石盒子组及山西组.在二叠系中只有山西组可能含有煤层，山西组含有煤线，黑色页岩，1号煤层、2号煤层、3号煤层等。在实习区域底层寺沟中，二叠系与石炭系整合接触，山西组：下部黑色、灰黑色泥岩为主，夹薄层中厚层状砂岩，并夹1-3号煤层，含大量植物化石；中上部以砂岩为主，夹泥岩、砂质泥岩和2-3层煤线。全厚60米.下石盒子包含黄色中粒石英长石砂岩（骆驼脖子砂岩），向上为深灰黑色泥岩、砂岩互层，夹十余层煤线，上部为巨厚层状长石石英砂岩夹少量薄层状泥灰岩。全厚60米。上石盒子：与下石盒子之间有一个西孟断层，下石盒子底部有黄色中粒石英砂岩、骆驼脖子砂岩、山西组顶部、山西组、下石盒子分界限。西孟断层为正断层。桃花泥岩在上下石盒子分界处。上石盒子分为三段，下段：底部巨厚层状紫斑泥岩（桃花泥岩）等，夹1-2层锰铁矿层，向上为紫色灰绿蓝灰色泥岩、砂质泥岩夹泥岩；顶部有灰褐色砂岩与杂色砂质泥岩互层。下段厚度为121米。中段：底部巨厚层状灰白色含砾粗砂粒岩（狮垴峰砂岩），向上为砂岩与杂色泥岩互层，向上为杂色砂质泥岩与砂岩互层，厚47m；上段：底部为巨厚层状灰绿色含砾粗砂岩，向上为紫色砂质泥岩，中部为砂岩与杂色泥岩互层，上部为砂岩与杂色泥岩互层，上段厚147m。石千峰组：与下伏上石盒子组呈整合接触，厚110m，一套灰红色巨厚层状长石石英杂色砂岩与深紫色砂质泥岩的互层；下部夹1-2层紫红含砾硅质胶结砂岩；上部和顶部为砂质泥岩中钙质胶结，呈透镜状，似层状分布，1-9层，是本组与上伏地层区别的标志。7.三叠系本区主要发育下三叠统的刘家沟组和和尚沟组，中三叠统的二马营组下部。均为典型干旱性河流—湖沼相沉积，与二叠系呈整合接触。总厚约400—500m。本系在实习去出露有下统刘家沟组和和尚沟组，中统二马营组。下统刘家沟组，总厚450米，本组地层下部为巨厚层状粉红色长石石英砂岩、夹薄层紫红色泥页岩，中部为巨厚-厚层状粉红色长石石英砂岩夹中薄层状泥岩、页岩，上部为厚层状砂岩夹中厚层状泥岩、页岩。本组地层的砂岩中巨大型板状交错层理、单向斜层理、变形层理、平行层理等，顶部含“同生砾岩”—“砂球”。层面构造发育，如大型泥裂、波痕（见图4、图5）。泥岩的层厚与数量自下而上增多增厚，含孢粉化石。实图4泥裂实图5波痕下统和尚沟组总厚112米。本组地层以紫红色泥岩为主，下部与一层含泥砾砂球的紫红色细砂岩，与下伏地层分界。砂岩的层数和厚度自下而上变少、变厚，泥岩的层数与数量自下而上变多，含孢粉化石。中统二马营组，厚度不详，在实习区内未见顶。下部以灰绿色长石杂砂岩为主，夹有紫红、黄绿、灰紫色泥岩和砂质泥岩。含有较丰富的孢粉化石。向上泥岩成分增多，砂岩中常见生物钻孔。8.第四系不整合与三叠系之上，分布面积较大；下、中、上更新统及全新统均有出露。（1）下更新统在狐偃山以南郭家梁一带发育冰川堆积物，出露面积约。自高往低，上部基岩裸露，无冰川砾石，可见冰川刨蚀面，其上布满刻槽擦痕，擦痕方向与山坡线方向一致。往下为砾石堆积，砾石大小悬殊(0.3--1m)，棱角明显，擦痕密布。再往下距冰川砾石堆积约500m处，可见基岩面上有一层1米多厚的冰川底碛物，由红黄色亚粘土组成，夹有带擦痕的砾石，其上覆中更新统红色土，两者为不整合接触。（2）中更新统为红黄色及浅红棕色黄土状亚粘土（离石黄土），其颜色较保德红土略浅，比马兰黄土略深.其间夹有棕红色古土壤层，底部含钙质结核，厚0.1--0.3m，最厚达0.5m。此外在冲沟中可见洪积相砾石层。（3）上更新统本区极为发育，广泛覆盖在山谷坡地，是组成本区黄土地形的主要物质，俗称“马兰黄土”。按成因可分为冲积和洪积两种类型。（4）全新统分布于河流两侧及山前地带，是组成河流一级阶地及山前洪积地形的主要物质，按成因可分为坡积物和冲积物两种。坡积主要分布在大小山坡地带，以砂砾为主；冲积物主要分布于河流两侧，具明显的二元结构，下部为砾石层，上部为亚粘土，厚1-5m不等。全新世地层主要分布于河流两岸一级阶地、山坡、山麓及河漫滩中。第二节岩浆岩体本区岩浆岩主要为燕山期偏碱性杂岩体，以狐偃山为中心，主要出露在本区东部屯兰川以南，西冶川以东，水峪贯以北200的范围内，有6个大小不等、出露面积约50的偏碱性杂岩体，即郭家梁-上白泉岩体、西冶岩体、席麻岭岩体、东、西高塔岇岩体、北社岩体及科头岩体。根据中科院地质研究所测定，其绝对年龄为139.7Ma，岩浆活动时间为早白垩世，属燕山期产物。杂岩体侵入的岩层，自北西向东南由老到新，依次为前寒武系混合杂岩，寒武纪灰岩，早、中奥陶世灰岩、白云岩及石炭-二叠系砂质泥岩，但其主要侵入地层为中奥陶世石灰岩及白云质灰岩，经接触交代作用形成重要的夕卡岩型铁矿。一、岩石类型及岩性特征本区杂岩体按岩性可分为4大类，即二长岩类，霓辉正长岩类，正长（斑）岩类及石英正长（斑）岩类。二长岩类包括二长岩、斑状似斑状二长岩和二长斑岩，分布面积可达38.5，是本区杂岩体的主要岩石类型，多呈岩株状产出，岩体大而多，是本区夕卡岩型铁矿的成矿母岩。主要矿物为正长石、斜长石、霓辉石、透辉石及少量石英，副矿物常见的有磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石等。岩石多具二长结构、斑状结构、似斑状结构、歪正细晶结构等。二、西冶岩体分布及岩性特征西冶岩体位于实习基地的北部3-4km，是实习中重点参观内容之一。该岩体出露面积约6，岩体形态呈蘑菇状，中心部分较厚，边缘呈舌状向围岩——中奥陶统石灰岩斜插。岩性主要为二长岩，根据结构、构造和暗色矿物含量不同，又可分为等粒状透辉二长岩、似斑状二长岩、斑状二长岩和等粒状闪辉二长岩。闪辉二长岩是岩体的中心相，仅见于钻孔的深部。岩石呈前灰红色，微带绿色，细粒等粒状结构，块状构造。主要矿物有斜长石（40%—50%）、钾—钠长石（〈40%）次要矿物有角闪石（5%）、普通辉石（3%）及少量石英，副产物有锆石、磷灰石，次生矿物有绿帘石、方解石、绿泥石、葡萄石、绢云母等。地表所见大部分已发生次生变化，暗色矿物多已分解，斜长石脱钙变为钠长石、方解石和葡萄石的集合体，岩石颜色变浅。似斑状二长岩是等粒状闪辉二长岩的边缘相，最为常见，岩石呈前灰红—浅灰白色，具似斑状结构，斑晶为钾—钠长石及少量的斜长石，粒径可达10—20mm，暗色矿物为霓辉石、透辉石。岩石中常见石榴石及绿帘石细脉。三、接触交代变质岩——夕卡岩本区二长岩体侵入于奥陶纪石灰岩中，在其接触带常发生接触交代变质作用，形成夕卡岩及夕卡岩型铁矿。在西冶岩体与石炭岩的接触带，常见的夕卡岩类型主要有透辉石夕卡岩、绿云母夕卡岩、透辉石—绿云母夕卡岩、石榴石夕卡岩、方柱石夕卡岩及硅灰石夕卡岩等，铁矿多与透辉石—绿云母夕卡岩有关，该类夕卡岩越厚，矿石质量也越好。在岩体与围岩的内接触带，二长岩具明显的褪色现象，暗色矿物普遍变浅，斜长石广泛发育钠长石化、方柱石化，形成蚀变二长岩。夕卡岩形成于接触带一定范围内，一般内带不超过10m，外带不超过50m。在内夕卡岩带很窄的情况下，外夕卡岩带也可以很宽，有时可达200—300m。夕卡岩型铁矿多赋存在外夕卡岩带的中部或顶部。第四章地质构造第一节概述本区位于吕梁山复式背斜东翼中段太原西山向斜中部。吕梁山复式背斜由太古宇、元古宇、古生界及中生界组成，其轴向为近南北走向。核部位于本区以西的关帝山一带，由太古宇组成。太古宇经历多次构造运动已强烈变质，成为结晶程度很高的刚性岩体。太原西山向斜为一轴向近于南北，且向南倾伏的梨形向斜，南北长约75km,东西宽约40km。向斜的核部为中三叠统二马营组，两翼依次对称出露下三叠统和尚沟组、刘家沟、二叠系石千峰组、上石盒子组、山西组；石炭系太原组、本溪组、奥陶系及寒武系等。第二节区内主要地质构造及其构造应力状态分析水峪贯地区的地质构造格架，主要由近南北向延伸的陈台—水峪贯向斜与若干不同方向、不同类型的断裂构造组成。一、陈台—水峪贯向斜该向斜北起王文村，向南经陈台、水峪贯、青沿、鲁沿、直至西社村以南，全长约30km，总体近南北向延伸并向南倾伏，但枢纽的倾斜及延伸方向在各段都有一定程度的变化。在王文村一带，枢纽呈北北东向延伸，向南倾伏；在陈台以北地区，枢纽呈近南北向延伸，向北倾伏；陈台以南地区，枢纽呈北北西至北西向延伸，向南倾伏；青沿以南地区，枢纽又变为近南北向延伸，并逐渐向南缓缓仰起。该向斜在平面上枢纽呈“S”形弯曲，在纵剖面内枢纽呈宽缓的波状起伏。该向斜的核部发育有一个幅度不大的背斜，使向斜的剖面形态呈“W”形。特别在北部仰起端表现的更为明显，小背斜宽度达30m左右。在水峪贯村附近该向斜的核部地层为三叠系二马营组，两翼依次出露三叠系和尚沟组、刘家沟组，二叠系石千峰组、上石盒子组、下石盒子组、山西组，石炭系太原组、本溪组及奥陶系等。二、断层本区不同规模、不同产状的正断层、逆断层、平移断层均有发育。1.正断层（图5-2）（1）西孟正断层位于西孟村附近，西起西孟村西，向东延伸至大水村以北，再向东被黄土掩盖，可见长度为2km左右。该断层为走向断层，断层走向东西间，倾向南，倾角。上盘为上石盒子组地层，产状为至；下盘为下石盒子组地层，产状为。地层断距约80m。该断层在西孟一带出露良好，可见一主断面及1-2条断距不大但与主断面平行的次一级伴生断层；在寺沟内可明显地看到上盘中有牵引现象。（2）水峪贯断层可分为南、北两段。南段：南起于鲁沿村附近，沿西冶川坡向北西延伸至水峪贯附近，长约5km，断层倾向北东，倾角。其上盘下降，主要为二马营组，并零星出露和尚沟组；下盘上升，主要为刘家沟组，并零星分布有和尚沟组。之间地层缺失。据缺失地层厚度估算，地层断距约150m左右。北段：自水峪贯村往北，该断层隐伏于西冶川河床沉淀物之下，成为隐伏断层，其延伸长度及断距不易确定，可大致推断其延伸长约5—6km。断距向北逐渐变小直至消失。见图5-2实图6西孟断层2.逆断层（1）山前大断裂（图5-3）位于本区西部边缘，北起寨立，向南经逯沟、陈台、榆林、西社，直至文水县神堂一带，被晋中盆地西北边缘的清交断层切断，长约40km。断层的延伸与陈台—水峪贯向斜近于平行，在陈台以北地区，断层走向近于南北，且稍向西凸出，陈台至西社一带断层的走向为北北西向，西社以南断层为近南北向延伸，且稍向东凸出，因而在平面上构成“S”型。断层的北端，其上、下盘地层皆为奥陶系。以南的绝大部分地段西盘多为奥陶纪灰岩，东盘则多为石炭、二叠系。由于断层通过的大部分地段山高林密，故断层面多为植被所盖，断层直接出露地点极少，难以确切说明断层的倾向、倾角及它们的变化情况。根据个别地点的出露情况、派生构造及航片的判别，可大致看出该断层南、北两段的产状有差别。南段：指西社及其以南一段。表现为高角度的正断层。西社附近的断层自然剖面说明断层面倾向东，倾角70度左右。上盘为下石盒子组；下盘为中奥陶统，故上盘下降，下盘上升，造成地层的缺失，地层断距约为100米（2）陈台逆断层（图5-4）位于山前大断裂以东，南起榆林村西，北经陈台村西，直至古洞道村西逐渐消失，延伸方向为北北西，与山前大断裂平行展布，长约5km。该断层的断层面倾向东，倾角约80度，为东盘上升的逆断层，两盘的地层在多数地段上均为上石盒子组，但在个别地段也有下石盒子组地层的零星出露。表现为地层重复。根据在榆林村西北沟中的观察，该断层为一强烈挤压面，3.平移断层组在陈台—水峪贯向斜东翼的官庄沟、大水沟、寺沟一带，发现有近10条平移断层，其延伸长度一般在500—1000m左右，多数断层倾向西，少数断层倾向东，倾角较陡，一般在70度以上。这些断层主要切过上石盒子组、石千峰组及刘家沟组等，少数断层还切过和尚沟组及二马营组。其水平地层断距在20m—100m之间，断层的错动方向均表现为右行平移，且其走向与地层的走向均近于直交。在个别断层出露点上可以见到断层面上发育有擦痕和阶步，明确地表明了断层两盘右行平移的相对方向。三、节理本区节理发育，且节理的展布特征及分布密度与节理所处构造部位及围岩岩性有较大关系，发育良好且保存良好的节理往往分布于刘家沟组的细砂岩中。据测量，岩层面与节理面的夹角多在71°以上，属大角度相交。据不同节理点所测节理产状，统计节理产状的优势方位，找出代表性节理产状，再根据这些节理的产状与岩层产状及与向斜枢纽延伸方位之间的关系，可以看出本区节理主要有两套，即具有区域性发育特性的早期平面X节理及与陈台-水峪贯向斜配套的X节理。1．早期平面X节理众所周知，早期平面X节理是地层最初受到水平挤压时的破裂变形产物，当时地层尚处于水平状态。因而根据它确定主应力方向时先将此种节理作了如下处理：利用赤平投影方法将所在节理的岩层转平，并使得节理面随之旋转，得到新的节理产状，整个产状便是岩层未发生倾斜时节理的原始产状。下面以其中两个节理点的处理进行说明。①寺沟西梁刘家沟组中测得岩层产状为195°∠42°，两组节理的代表性产状分别为295°∠55°和16°∠49°，将岩层转平后得到两组节理的原始产状分别为317°∠71°和走向106°（直立）。②大水沟石千峰组中测得岩层产状为174°∠31°，两组节理的代表性产状分别为295°∠45°和15°∠69°，将岩层转平后得到两组节理的原始产状分别为308°∠63°和196°∠82°。经过以上处理可以看出节理的原始倾角较陡。对多处节理进行同样处理后可以综合得出：本区一组节理的走向位于NE38°—NE47°之间，另一组节理的走向则位于ENE106°—119°之间。它们延伸方位稳定，出露明显，反映了本区发生构造运动的初期，主压应力作用的方向为ENE—WSW向。2.与陈台-水峪贯向斜有关的节理此种节理主要表现在节理的展布特征随向斜枢纽的方位及两翼岩层产状而变化，此种节理亦为两组，并呈X相交，两组节理的锐夹角平分线所表明的主压应力方向σ1与向斜枢纽及两翼岩层的走向线呈垂直或近于垂直状态。如①水峪贯铁厂西侧刘家沟组地层中测得岩层产状56°∠16°，两组节理的代表性产状分布为158°∠83°和263°∠87°。此节理所在位置靠近向斜枢纽，附近通过的向斜枢纽的延伸方位为NW313°，根据两组节理的锐夹角平分线所表明的σ1的水平投影方向为NE31°—SW221°，由此可见σ1与地层走向及枢纽延伸方向均接近垂直。②在小水沟东梁刘家沟组中测得岩层产状为177°∠69°，两组节理的代表性产状为70°∠47°和265°∠54°。据两组节理的锐夹角平分线所表明的σ1的水平投影为SE155°—NW335°，与地层走向接近垂直。由此可见，与褶皱有关的节理没有定向性，其分布和延伸方位与岩层产状及枢纽有着明显的关系。其它形式的节理极少出现，这可能是由于前期节理的存在，使得构造应力得到释放，从而难于产生新的节理的缘故。由上可见，早期平面X节理形成较早，而与向斜有关的节理则形成较晚。野外所见也是后者切割前者或被前者所限制。第五章地质发展史第一节构造发展史本区的构造变形主要表现为古生代以后的盖层的变形。而各盖层之间的接触关系绝大多数为整合接触，只有中石炭统和中奥陶统为平行不整合接触。因此，本区各种构造现象的形成时期应在最新地层中三叠统二马营组沉积之后。本区所经历的构造运动主要有两期：一为燕山运动，二为喜马拉雅运动。燕山运动是形成本区各类构造现象的主要动力，它形成了本区大多数褶皱及断裂。根据构造的展布及相互关系，可将燕山运动分为紧密相连的三阶段。第一阶段为本区主要构造形成的阶段。构造变形产物主要有早期平面X节理、陈台水峪贯向斜、山前大断裂及发育在褶皱翼部的小型层间逆断层。早期平面X节理的产生是本区盖层内最早的构造变形，据前面章节对早期平面X节理的分析，最初的构造应力表现为ENE—WSW向的挤压。陈台—水峪贯向斜是上述应力作用下随后所发生的构造变形。山前大断裂的产生是在陈台—水峪贯向斜形成的晚期。随着褶皱变形的不断加强，应力在西翼进一步集中并超过了强度极限，便产生了与陈台—水峪贯向斜近于平行展布的逆断层——山前大断裂及陈台断层。大水沟东、西梁上断距较小的小型缓倾斜逆断层，认为是褶皱过程中的层间滑动形成了层间剪裂面，然后在侧向压力推挤下，进一步发展而成的。二、第二阶段为岩浆侵入阶段。在陈台—水峪贯向斜基本形成以后，在向斜的北部抑起端及北段东翼发生了较强烈的岩浆侵入活动，形成了现在所看到的多个二长岩及石英正长岩侵入体。岩浆侵入对围岩产生上拱及侧向挤压作用，不仅改变了陈台—水峪贯向斜东翼的产状，而且还产生了一系列与岩体边界大致平行的正断层。可分两种：一种是背向岩体倾斜且断距较大的高角度正断层，如西孟断层等；一种是规模较小、倾角较缓且向岩体中心倾斜的正断层组，如发育在寺沟西梁上的正断层。三、第三阶段为岩体的冷凝收缩阶段。产生了水峪贯断层及其他一些分布于岩体围岩内且倾向于岩体的高角度正断层。岩体的冷凝产生了一种想着岩体中心的收缩力，在围岩中产生平行于岩体与围岩的接触面，而垂直于接触面的局部应力场。S2一组破里面背向岩体倾斜，不具备S1的位移条件，再加上破裂面与围岩的层里面接近平行，故裂面不发育，更难以发展成位移显著的正断层。山西境内新生代以来的构造运动主要表现为扩张背景上的SN右旋扭动，雁行斜列的断陷盆地组成的汾渭地堑系是其主要产物。第二节沉积发展史太原西山煤田寺沟剖面中石炭—早二叠世含煤地层的沉积环境，自下而上，先以潟湖为主过渡为以三角洲为主，转为潟湖—潮坪，再转为三角洲，最后为河流、湖泊环境。所形成的沉积物具有明显的海退序列。旋回结构相应地由滨岸型经滨海平原型到冲积平原型。中石炭世本溪期，海水自东北方向侵入水峪贯地区。首先在广阔的陆表海环境下在风化夷平的含煤地层基底上接受本溪组沉积，发育了稳定的铁铝层。由于此时地壳运动振荡频繁，海水时进时退，未能形成煤层。晚石炭世早期，已明显海退作用为特色，从西北部向滨岸地带输送大量绿源碎屑物质，形成以分流河道为主体的三角洲相沉积。随后由于局部海水入侵，潮汐作用增强，形成了潟湖—潮坪沉积。总之，此时沉积表现为有规律的海进海退，碳酸盐岩台地相沉积和三角洲相沉积交互成层。再往后，由于华北陆台总体上升，海岸线进一步向南推进。早二叠世主要表现为三角洲相沉积，至顶部以转变为河流相沉积。水峪贯地区，从石炭世到早二叠世，由温暖潮湿有利于植物生长繁殖的滨海平原、潟湖、潮坪到滨海三角洲相逐渐转变为半干旱半湿润的陆源碎屑河流、湖泊相；而从早二叠世晚期至晚二叠世。构造—沉积活动增强，地形分异度变大，气候变得更为干旱，形成曲流河、河漫湖及滨湖三角洲相的反复交替；至早三叠世早期，气候变得更为干旱，而地形分异度逐渐变小，由曲流河相、滨湖三角洲相逐渐变为滨湖平原的网状河相沉积。第六章水文地质条件及地质灾害第一节水文地质条件一、地下水类型及补、径、排条件1.地下水含水岩组类型县境内水文地质条件较为复杂，根据含水介质的岩性、地下水赋存条件及其动力特征，可将区内地下水划分为变质岩类裂隙水、碳酸盐岩类岩溶裂隙水、碎屑岩裂隙水、和松散岩类孔隙水四个含水岩组。（1）变质岩类裂隙水含水岩组分布于关帝山东南侧，岩性为太古界混合岩、片麻岩、角闪岩、变质岩及火成岩。区内温差大，风化作用强烈，风化壳发育深50米，加之植被发育，多为森林覆盖，给地下水富集运移创造了良好条件。沟谷内多有小泉出露，但流量较小，为弱含水岩组。据东葫芦河7号康家社钻孔，单位涌水量为0.091l/s.m，水化学类型为HCO3—Ca型，矿化度小于0.5g/l（2）碳酸盐岩类岩溶裂隙水含水岩组分布于孤偃山西南侧、西冶川西及山前断裂覃村附近，含水层由寒武、奥陶系纯质厚层灰岩、白云岩组成，厚约600米。岩溶裂隙发育，富水性较强，但不均匀，水位埋深0～120m，海拔高程1000~1500米，单井涌水量1000~3000m3/d，单泉流量一般为1～5L/s，最大可达100~270L/s，其泥质白云岩、泥灰岩及页岩构成相对隔水层，该组为境内强含水岩组，水化学类型为HCO3—Ca型，矿化度小于（3）碎屑岩裂隙孔隙水含水岩组分布于西社断裂东侧及边山断裂之西北侧，含水层由石炭系砂岩、灰岩及二叠、三叠系厚层砂岩组成，单层厚15~20米，泥岩、页岩为隔水层，总厚1000~1500米。一般富水性弱，单泉流量0.2~1.5L/s，且水位动态变化大，为弱含水岩组。山前断裂带裂隙发育，富水性强，单井涌水量500~1000（4）松散层孔隙水含水岩组分布于平原区及山区河谷地带。含水层由第四系冲积砂砾石组成，厚度不等，为1~25米，富水性具有水平分区和垂直分带性。一般山前冲洪积扇含水层颗粒粗，厚度大，富水性强，为区内主要供水段。扇间洼地及东部冲积平原区含水层颗粒细，厚度薄，富水性较弱。据勘探资料，境内50~150米中层潜水承压水含水层厚度大，富水性强。一般扇区单井涌水量500~2000m3/d，水位埋深50~70m；扇间洼地及冲积平原区单井涌水量200~1000m3/d，水位埋深2~8m；山间河谷第四系潜水单井涌水量30~2．地下水的补给、径流和排泄条件基岩山区变质岩裂隙水，补给来源主要是大气降水，径流条件受地形的控制，风化壳内的裂隙水由高向低流，排向河谷，汇流成溪，补给地表水。碳酸盐岩类裂隙岩溶水的补给来源除大气降水外，尚有地表水及裂隙水的补给。双龙~陈台~西社一线径流方向总的趋势顺岩层走向自西向东南运移，边山覃村一带岩溶水近于滞流状态。碎屑岩裂隙水，主要接受大气降水补给，由西北向东南径流，补给平原区孔隙水。平原孔隙水，补给来源除大气降水外，还有基岩裂隙水的侧向补给。径流方向自扇区向东部平原区，以蒸发和人工开采的方式进行排泄。第二节地质灾害地质灾害指包括自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。本次在水峪贯综合教学实习过程中，我们在实习区内共发现3处地质灾害危险点，包括1处崩塌、1处滑坡和1处泥石流物源。其中崩塌和泥石流物源是由人为采矿活动引起，滑坡为自然因素引起。现对观察到的各地质灾害点叙述如下。1.崩塌在榆林沟地层观察过程中，发现在奥淘系中统上马家沟组（O2s）灰岩所在地层出露段存在一处高边坡崩塌，坡高15m，坡长20m，坡度85°，坡向20°，坡体下有30m3灰岩崩塌物。分析该崩塌的形成主要是由于人为开采灰岩的缘故，破坏了坡体的整体稳定性，造成坡体岩石裂隙发育，在雨季降水及采石放炮震动等因素的综合作用下，形成了崩塌。目前，该坡体处于不稳定状态，仍有可能在降雨及附近采石放炮等因素作用下沿着节理裂隙等软弱结构面再次发生崩塌，危害对象为在坡体下通过的人员及车辆另外，在本次实习中还发现一些崩塌型不稳定斜坡，由于大多数坡体裂隙发育，在降雨及人类工程活动等因素作用下，均有可能发生崩塌，对人员的安全构成威胁。对于我们进行实习的学生来说，应远离这些地质灾害危险点，避免伤亡事故的发生。2.滑坡该滑坡点位于寺沟地层观察沟谷内，区域地貌类型属于构造剥蚀中低山区。本次在石炭系中统本溪组（C2b）地层的观察过程中，发现该地层对面的小山坡为一古滑坡，所谓古滑坡是指全新世以前发生滑动的滑坡，现今整体稳定的滑坡。该滑坡的滑坡体为角砾岩，滑床为铝土质泥岩、页岩，坡高16m，坡宽8m，坡长25m，坡厚7m，坡度35°，坡向190°，在坡体上的树木呈马刀树状态。滑坡类型属于小型滑坡，在滑坡后缘可看到明显的滑坡洼地。该滑坡的发生主要是上部角砾岩沿着铝土质泥岩、页岩软弱结构面下滑而形成的，其影响因素为：裂隙发育的地表岩层、季节性流水冲刷坡脚，降雨沿着后缘裂隙渗入泥岩、页岩层，由于泥岩、页岩为相对隔水层，在水的浸泡、润滑作用下，使上覆岩体在重力作用下沿滑动面缓慢向下滑移，形成滑坡。目前该滑坡处于稳定状态，但在人工等因素作用下也有可能复活，威胁对象为在坡体前缘通过的人员。3.泥石流该泥石流物源点位于王文沟内，在张嘴沟二长岩的观察过程中，发现在该观察点上游100m沟谷处存在一处人工开采矽卡岩型铁矿而堆积的矿渣泥石流物源。经估算，目前沟谷内已经堆积了约15000m3松散的矿渣、废石泥石流物源。由于沟谷内物源比较丰富，且废石、废渣等堵塞了沟谷，未采取任何治理措施，加上汇水面积大，在持续降雨或大暴雨条件下，极有可能发生泥石流。从交城县降水情况来看，多年平均降水量为555.3mm，最高达827.1mm（1964年），最低316.5mm（1965年），日最大降雨量137.5mm，时最大降水量30.6mm，十分钟最大降水量12.5mm。区域内日最大、时最大、10分钟最大降雨数值均大于《泥石流防治工程勘查规范》中的界限值。可见，该泥石流物源具备发生泥石流的降水量条件。如果发生泥石流，威胁对象主要在沟谷内的人员及下游的村庄、根据实习过程中观察到的地质灾害，我们呼吁当地政府应以维护人民生命财产安全