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為進一步強化教學成果,鍛煉學生能力,豐富閱歷,拓展視野,我們學院(水利土木工程學院)組織了07級土木工程專業(yè)學生赴濟南長清為期2天的地質(zhì)實習。 4月16日,該實習圓滿結(jié)束。
此次地質(zhì)實習由學院劉教授帶領(lǐng),赴濟南主要考察巖石和斷層。先后在濟南長清饅頭山、靈巖寺展開斷層和巖石的實習。專業(yè)老師針對巖石不同種類、性質(zhì)和形成 原因及斷層的形成展開詳細解說,使同學們對巖石和斷層有更實際性的認識。另外,專業(yè)老師還向同學們解說專業(yè)儀器地質(zhì)羅盤的使用方法,讓我們就地進行自主講 解并使用。
一、實習目的:
1.鞏固課堂所學的基本理論,聯(lián)系現(xiàn)場實際,驗證和拓寬視野,培養(yǎng)和實際工作能力。
2.了解三大巖石的形成過程,產(chǎn)生時代、結(jié)構(gòu)、產(chǎn)狀、形成原因及現(xiàn)象等。
3.學習運用羅盤儀測巖石的走向,傾向和傾角。
4.掌握斷層的類型及野外識別的特征。
5.掌握褶皺的野外識別。
6.培養(yǎng)學生吃苦耐勞、艱苦努力、遵守紀律、團結(jié)協(xié)作等優(yōu)良品質(zhì)和增強集體觀念,掌握野外的操作技能和編寫實習報告的能力,總結(jié)此次實習與我們所學專業(yè)的相關(guān)聯(lián)系。
二、實習時間:
20xx-04-15——20xx-04-17
三、實習地點:
1.濟南長清區(qū)蘇莊背斜
2.位于濟南市長清區(qū)張夏鎮(zhèn)境內(nèi)的世界第三地質(zhì)名山饅壽山
3.濟南長清泰山西北支脈的有著明顯滑坡和斷層現(xiàn)象的靈巖山。
四、實習內(nèi)容
(一)蘇莊背斜
1.褶曲
地質(zhì)構(gòu)造中褶皺的基本單位。即褶皺變動中巖層的一個彎曲。
褶曲具備如下要素:核(中心)、翼(兩側(cè))、頂角(兩翼交角)、軸面(平分頂角的假想面)、樞紐(軸面與巖層面的交線)、軸(軸面與水平面的交線)、轉(zhuǎn)折端(兩翼會合的部分)。
褶曲分背斜和向斜兩種基本形式。
二者差別很多,但最正確的是根據(jù)巖層新老關(guān)系判斷,背斜中心(核)為老巖層,兩翼為新巖層;向斜反之。
其它區(qū)別:背斜一般向上凸起,形成山嶺;向斜一般向下凹陷,形成谷地。但都有例外。
如長期的風化可使向斜成山,背斜成谷。
2.背斜
在地殼運動的強大擠壓作用下,巖層會發(fā)生塑性變形,產(chǎn)生一系列的波狀彎曲,叫做褶皺。褶皺的基本單位是褶曲,褶曲有兩種基本形態(tài),一種是向斜,一種是背 斜。褶皺構(gòu)造中褶曲的基本形態(tài)之一,與“向斜”相對。背斜外形上一般是向上突出的彎曲。巖層自中心向外傾斜,核部是老巖層,兩翼是新巖層(這一點是其與向 斜的根本區(qū)別)。
由于背斜巖層向上拱起,且油、氣的密度比水小,所以背斜常是良好的儲油、氣構(gòu)造。與之相對,向斜是良好的儲水構(gòu)造。
背斜頂部受張力作用,巖性脆弱,易被侵蝕,在外力作用下形成谷地。
向斜與背斜的情況相反,底部巖性堅硬,不易侵蝕,易接受沉積。
背斜在外力作用下反而成谷,向斜在外力作用下反而成山,這種情況稱為“地形倒置”,是外力作用的典型體現(xiàn)。
我們16號去的地方--蘇莊背斜,它是由一坐小山,由于風化作用形成的一個小埡口。埡口兩邊巖石在水平方向呈明顯的對稱狀,如下圖
3.斷層
斷層及其形成原因
地殼巖層因受力達到一定強度而發(fā)生破裂,并沿破裂面有明顯相對移動的構(gòu)造稱斷層。
地殼中的一個裂口或破裂帶,而且沿著它相鄰的巖體發(fā)生了運動。斷層長度變化很大,從幾厘米至幾百公里不等,兩盤之間的位移量也可有這樣大的變化。
斷層是構(gòu)造運動中廣泛發(fā)育的構(gòu)造形態(tài)。它大小不一、規(guī)模不等,小的不足一米,大到數(shù)百、上千千米。但都破壞了巖層的連續(xù)性和完整性。在斷層帶上往往巖石破碎,易被風化侵蝕。沿斷層線常常發(fā)育為溝谷,有時出現(xiàn)泉或湖泊。
依據(jù)斷層兩盤沿斷面相對移動的方向?qū)鄬臃殖扇?。正斷層,指沿傾斜斷層上盤向下滑動,形成對下盤的錯開。正斷層一般是構(gòu)造在拉張應力作用下產(chǎn)生的,是 最常見的斷層類型。在松遼盆地、渤海灣盆地的斷層絕大多數(shù)都屬于此類斷層。逆斷層,與上述特征相反,是上盤沿傾斜斷面向上滑動,形成對另一盤的掩覆。當推 覆作用大時形成逆掩斷層,它們常常是因地殼構(gòu)造運動的擠壓應力而形成的。平移斷層,又叫走滑斷層,它是由斷層兩盤沿斷層線的走向方向發(fā)生的相對位移,表現(xiàn) 為平面上同一巖層的相對錯動,而垂直方向上一般沒有大的錯動。平移斷層是比較少見的一種斷層。
此次在我們參觀蘇莊背斜之前,我們看了一個斷層,使我們對斷層有了直觀地了解和認識,斷層雖然不大,但是特征很明顯,是一個正斷層。
(二).饅頭山
饅頭山,海拔408米,位于濟南市長清區(qū)張夏鎮(zhèn)境內(nèi),當?shù)乩习傩樟晳T稱此山為“饃饃山”、“滿壽山”,或者高雅的稱為"曼壽山",這說明這山的外形特別 像饅頭。20xx年,饅頭山被世界教科文組織命名為世界第三地質(zhì)名山,當年又被列入省級地質(zhì)自然遺跡保護區(qū)。因為,它那豐富的皺紋和陳年脈絡,忠實地記錄 了五億多年的地質(zhì)變化。真可謂“濃縮的就是精華”。抬手之間,跨越五億年順著不太陡的山勢拾徑而上,在山腰處便可見一處巖層,這塊巖層乍看起來很普通,但 它卻是無價之寶。因為,這一塊巖層記錄了五億多年的地質(zhì)變化。該處巖層近兩米高,層次非常明顯。最底部淡粉紅色的一層是花崗巖石,與這一層對比非常明顯的 是,上面緊挨著的青灰色古代花崗巖,兩者之間的時間相隔2.5億年,而古代花崗巖距今約2.8億年。也就是說,人蹲在地上,一抬手之間的距離就輕松跨越了 整整5.3億年的歷史。!再往上走,就會發(fā)現(xiàn)一個小土丘,土丘上布滿了碎石片??蓜e認為它只是個普通的小山丘,這里可是有名的三葉蟲化石的聚集地,小小的 三葉蟲見證了這里曾是海洋深處的歷史。三葉蟲是生活在6億年到2億多年前的古老節(jié)肢動物,在當時它幾乎占據(jù)了整個海洋,是古生代一霸。到了中生代已完全絕 滅。目前,全世界已發(fā)現(xiàn)的三葉蟲化石約四千多種,我國是發(fā)現(xiàn)三葉蟲化石最多的國家之一,有1千多種。三葉蟲化石又叫燕子石,也叫蝙蝠石。
饅頭 山寒武紀層型剖面,是地球形成距今5.43-4.90億年期間歷史記錄,地球形成史上稱為寒武紀。由于該期是地球形成后硬殼動物最早出現(xiàn)時期,備受世界觀 注,引起國內(nèi)外地質(zhì)學家極大興趣并爭相研究。該剖面因其地層發(fā)育齊全,露頭好,地層單位間接觸關(guān)系清楚,巖石類型,層面層理構(gòu)造現(xiàn)象極為豐富,生物(特別 是三葉蟲)化石富集且保存完整,所以是進行層序地層學研究、多重地層劃分對比的理想剖面,是地質(zhì)教學、科研的最為有利的場所,是不可多得的“地學實驗 室”,也是進行地學科普教育的“天然博物館”。
①該地區(qū)寒武奧陶系具有悠久的研究歷史,在國內(nèi)外具有重要影響,美國學者布來克.維里士早在 1920xx年就來這里考察研究,并命名了饅頭頁巖、張夏石灰?guī)r、崮山頁巖、炒米店石灰?guī)r。其后,華克脫(1913)、遠藤隆次(1939)、小林貞一 (1941、1942)對其三葉蟲化石進行研究。孫云鑄(1924、1935、1948),盧衍豪、董南庭(1951)、劉懷書、劉書才(1981)對生 物地層(三葉蟲生物帶)和年代地層建階進行詳細研究。張增奇、張成基(1992-1996)對其進行多重劃分,厘定為17個三葉蟲生物帶、7個階和2個 群、5個組。成為中國北方寒武紀地層劃分的標準。
②國土資源部20xx年1月批準僵地層委員會確定的“中國區(qū)域年代地層表”中,中國的寒武系 3統(tǒng)10階,其中毛莊階、徐莊階、張夏階、崮山階等4個階就在該地命名。另外,這里的龍王廟階、長山階、鳳山階剖面也很典型,也具有重要研究意義。而且中 國建立的10個階在國際上是最完事的連續(xù)劃分,因而張夏—崮山地區(qū)有可能成為寒武系毛莊階、徐莊階、張夏階、崮山階、長山階、鳳山階和國際界線層型閭剖面 所在地。目前正在申報國際層型。
③該地在年代地層、生物地層、巖石地層劃分方面是國內(nèi)外標準地區(qū),每年大批中外地質(zhì)學家來此考察研究,有大批學生來這里參觀學習。也有大量中學生來這里舉行夏令營等科普活動。具有科研、教學、科普、旅游觀光等重要意義。
一些地質(zhì)名詞:
毛莊組屬于早寒武世地層。分布于中國華北及東北南部,在河北,廣泛出露于尚義—平泉深斷裂以南的山區(qū)。最初命名地點在山東長清縣毛莊,故名。暗紫色,紫 色云母頁巖為主夾灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r,頂部夾鮞狀石灰?guī)r,常以一層含藻灰?guī)r為標志與徐莊組分界,富含三葉蟲—山東盾殼蟲,以褶頰科最盛,如Shantun- gaspis,ptychepams,Psilostracus,Probowmariella等,可建立山東盾殼蟲(Shantun-gaspis) 帶。
饅頭組原稱“饅頭頁巖”,屬于早寒武世地層,相當中國南方龍王廟組下部,分布于華北及東北南部,在河北,廣泛出露于尚義—平泉深斷裂以南 的山區(qū)。最初命名地點在山東長清縣張夏鎮(zhèn)饅頭山,故名。淺海沉積,紫紅、磚紅色頁巖為主夾薄層灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r等,底部常見有砂礫巖層。含三 葉蟲—中國萊德利基蟲。厚30—70米,與下伏堿廠組呈整合接觸。
徐莊組:時代屬中寒武世中期。分布于華北及東北南部。命名地在山東濟南市長 清區(qū)張夏鎮(zhèn)南饅頭山北麓的徐莊。為淺海相泥質(zhì)、碳酸鹽沉積,以紫、灰、綠等色頁巖與鮞狀灰?guī)r互層為主,自下而上含三葉蟲Kochaspis hsüchuangensis,Sunaspis,Poriagraulos abrota,Bailiella等,厚50~100米。與下伏毛莊組呈整合接觸
張夏組:1920xx年創(chuàng)建張夏組或張夏石灰?guī)r。命名剖面位于山東長清縣張夏鎮(zhèn)北約5km,崮山鎮(zhèn)東1km虎頭崖至黃草頂。
徐莊階
英文:Xuzhuangian(Hsuchuangian)Stage
釋文:中國中寒武統(tǒng)的第二個階,位于毛莊階之上,張夏階之下,以毛莊階層型剖面延伸的同一剖面為層型剖面。以三葉蟲Hsuzhungia hsuzhuangensis的首次出現(xiàn)作為本階的底界;內(nèi)部自下而上包括四個三葉蟲帶:①Hsuzhungia帶,②Sunaspis帶, ③Poriagraulos帶,④Bailiella帶
張夏階
英文:Zhangxian(Changhsian)Stage
釋文:中國中寒武統(tǒng)最上部一個階,位于徐莊階之上,上寒武統(tǒng)崮山階之下,以山東長清縣張夏鎮(zhèn)崮山虎頭崖至黃草頂剖面為層型剖面。以Inouyella peiensis的首次出現(xiàn)作為本階的底界
毛莊階
英文:Maozhuangian(Maochuangian)Stage
釋文:中國中寒武統(tǒng)的第一個階,位于下寒武統(tǒng)龍王廟階之上,中寒武統(tǒng)徐莊階之下,以山東長清縣張夏鎮(zhèn)南2500米處的饅頭山剖面為層型剖面。以三葉蟲Yaojiayuella和Shantungaspis的首次
(2)饅壽山的分層 (如下圖)
根據(jù)老師的介紹,現(xiàn)在把饅壽山的分層介紹如下:
饅壽山那一區(qū)主要分為三個組:饅頭組,有一至十層的巖石分組;毛組,有一到六層;有徐莊組。
關(guān)于饅頭組的分類:
第一層:第一層主要是頁巖、沉積巖、粘土巖。石頭基本呈黃綠色,厚度約為兩米。
第二層:第二層主要是石灰?guī)r,有大約四米厚,呈藍綠色。
第三層:第三層為鈣質(zhì)頁巖,厚度大約十三米,因成分為大量的鈣,所以呈現(xiàn)灰白色,使頁巖堅硬,分層厚度加大。
第四層:為雜色頁巖,厚度約為八米。
第五層:為黃土色石灰?guī)r,厚度約為五米。
第六層:為紫色頁巖,由于風化嚴重,基本為土,厚度約為五米。
第七層:為灰色石灰?guī)r,厚度八米
第八層:灰綠頁巖,厚度約為四米。
第九層:厚度約為四米,主要是母巖,石灰?guī)r,泥質(zhì)石灰?guī)r和變質(zhì)巖。
第十層:厚度為十三米,主要是鮮紅的頁巖。
毛莊組的分層:
第一層:紫色云母頁巖,厚度約為十九米,其中有云母,為裂化材料性質(zhì)
第二層:灰色頁巖,厚度四米,易風化,風大水少。
第三層:紫色頁巖,八米。
第四層:鱗狀灰?guī)r,厚度約為0.8米
第五層:石灰?guī)r,0.2米。
第六層:鱗狀石灰?guī)r,0.3米
徐莊組的巖石基本遍布華北。
(四)靈巖山滑坡
在研究完著名的世界第三名地質(zhì)山后,老師帶領(lǐng)我們來到了靈巖寺,到這里來的原因是這個地方的靈巖山,曾有過較明顯的滑坡,并且現(xiàn)在形成的山體恰好適合我們的實習。老師給我們介紹了山體滑坡的形成之類的東西,讓我們受益匪淺。
(1)滑坡
滑坡是指斜坡上的土體或者巖體,受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素影響,在重力作用下,沿著一定的軟弱面或者軟弱帶,整體地或者分散地順坡 向下滑動的自然現(xiàn)象。俗稱“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。滑坡是斜坡巖土體沿著慣通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移現(xiàn)象。滑坡的機制是某一滑移面上 剪應力超過了該面的抗剪強度所致
(2)滑坡的識別方法
在野外,從宏觀角度觀察滑坡體,可以根據(jù)一些外表跡象和特征,可粗略的判斷它的穩(wěn)定性。
1后壁較高,長滿了樹木,找不到擦痕,且十分穩(wěn)定;
2滑坡平臺寬大、且已夷平,土體密實,有沉陷現(xiàn)象;
3滑坡前緣的斜坡較陡,土體密實,長滿樹木,無松散崩塌現(xiàn)象。前緣迎河部分有被河水沖刷過的現(xiàn)象;
4目前的河水遠離滑坡的舌部,甚至在舌部外已有漫灘、階地分布;
5滑坡體兩側(cè)的自然沖刷溝切割很深,甚至已達基巖;
6滑坡體舌部的坡腳有清晰的泉水流出等等;
四、實習總結(jié):
短短2天野外實習很快結(jié)束了,不過我們從中實在學到了不少東西,在實習過程中能把所學的知識靈活的運用。增加我們對工程地質(zhì)學這門課程新的認識。實際觀 察到各種地質(zhì)年代的。本次實習令我們加深了對工程地質(zhì)學的了解,更深刻認識到了學習工程地質(zhì)學的意義,鞏固了學習成果,體會到“學以致用”的道。知識從感 性認訓升華到了理性認識,從抽象變得具體起來,我學習到了很多書上沒有的東西,了解了工程地質(zhì)對實際工程建設(shè)的重要性。
通過野外實習,進一步 加固和加深課堂多學過的理論知識,培養(yǎng)出用工程地質(zhì)觀點分析實際問題和觀察能力,在實習中,觀察分析褶皺、斷裂特征,從而進一步明確了工程地質(zhì)的地位以及 與工程建設(shè)緊密結(jié)合的治學思想。在實習中學會了一定的考察地質(zhì)的方法要領(lǐng)和細節(jié)。例如,出外實習要對考察對象做一定的了解,合理安排考察路程和考察內(nèi)容, 注意研究的方法和工具的使用,一些考察的細節(jié),充分認識到地質(zhì)考察的必要性和艱苦性,激發(fā)了我們自己考察家鄉(xiāng)和各地的典型地質(zhì)的興趣。同時,懂得和小組成 員合作的重要性。這些都將對我們?nèi)蘸蟮膶W習乃至工作起到積極的作用。
在這里深深的感謝劉老師,使我們擁有這次來之不易的工程地質(zhì)實習,并謝謝他的認真指導,以使這次實習順利完成。