巢湖实习指导书

1 实习区概况

一、实习区位置、交通、自然地理及经济地理概况

巢湖市位于安徽省中部,巢湖之滨,属于江淮丘陵区的南部,距合肥市约70km。实习区位于市区北部山区,其范围是东经117°47′~117°54′,北纬31°36′~31°42′。区内三面环山,南面近邻巢湖。山脉走向为35°~40°,平面图上呈“M”形延伸,主要由龟山、马家山、平顶山、朝阳山、碾盘山、凤凰山、大尖山、岠嶂山等组成(见图1.1)。最高峰大尖山海拔高程350m,一般山区海拔高程100~300m,最低处狮子口海拔高程仅20m。实习区西南部的巢湖为我国五大淡水湖泊之一,东南为裕溪河冲击平原,地形平坦,水系发育,系属长江流域。最大的河流为裕溪河,是沟通省会合肥、巢湖与长江的水上通道。

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图1.1 巢湖北部地区地质图

实习区交通极为便利,淮南铁路贯穿境内,高等级公路四通八达(见图1.2)。以巢湖市为中心,有干线连结合肥市、芜湖市、马鞍山市、江苏省南京市以及邻县庐江、无为、含山等地,乡村都有支线相通。水运以巢湖为中心,水轮、木帆船沿水运可通往合肥及长江沿岸各城镇。

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图1—2 巢湖市交通位置图

巢湖市属于北亚热带湿润气候区。气候温和,四季分明,雨量适中,光照充分,热量条件较好,无霜期长,全年在232~247天。年平均气温为15.7~16.1℃,最高可达40℃,最低在-7℃,年平均降水量1200mm,一般在1000~1158mm之间。季节分布不均,春季(三—五月)占年降水量28~32%,夏季(六—八月)占38~44%,秋季(九—十一月)占18~19%,冬季(十二—二月)占10~11%,一年内七月降水最多,十二月最少。区内属于季风气候区,风向有明显的季节性变化,夏季以偏南风为主,冬季以偏北风为主。年平均风速3.0~3.4m/s,春季最大为3.4~3.7m/s,秋季最小,为2.6~3.2m/s。

农产品以水稻、小麦为主,豆、薯次之。经济作物有棉、麻、茶叶、油菜、芝麻、花生等;水果有花红、桃、杏、石榴等;水产品有鱼、虾、河蟹等,尤以巢湖银鱼驰名中外,素有鱼米之乡之美称。

矿产有煤、白云石、化工石灰岩、熔剂石灰岩、水泥石灰岩、硅石、萤石、耐火粘土、陶用粘土和驰名省内外的半汤矿泉水等。

工业较发达,主要为水泥、化工、机械及轻工业等,规模较大的工厂有巢湖水泥厂、安徽维尼纶厂、柴油机厂、油泵油咀厂、铸造厂、坦克修配厂等。

二、巢湖市北部地质调查简史

1、1934年,徐克勤,1:5万地质调查,“安徽省巢县北部地质报告”。

2、1953年,李云祝,1/1万铁矿普查,“安徽巢县凤凰山—巨嶂山铁矿评价”。

3、1955年,罗庆坤,1/1万“巢北地质调查”。

4、1956年,华东地质局,1/1万煤田普查,“安徽含山、巢湖、怀宁一带煤田普查报告”。

5、1978年,安徽省区域地质调查队,1/20万区域地质调查,“合肥、定远幅区域地质调查报告”。

6、1980年,金福全等,巢湖北部C-P地层剖面研究。

7、1981年,斗守初等,巢湖北部地区构造应力场分析。

8、1983年,安徽省区域地质调查队,1/5万区域地质调查,“巢县幅区域地质调查报告”。

9、1995年,朱光等,石油研究项目,“基于剖面研究”。

10、1997年,宋传中等,教学研究项目,“地球科学专业群巢湖实习基地建设”。

自从20世纪50年代,合肥工业大学、安徽理工大学就将巢湖北部地区作为教学实习基地,到20世纪80年代后,区内先后有中国石油大学、南京大学、同济大学、浙江大学、中山大学、中国科技大学、中国矿业大学、华东师范大学、长安大学等30余所院校来此实习。90年代中期,合肥工业大学承担的安徽省教学研究项目—《地球科学专业群巢湖实习基地的建设》的研究和实施,深化了科研程度,丰富了教学内容,积聚了教学资料,并使得该教学基地能适应于大地学专业中不同专业的教学需要。

2 野外实习工作

2.1 准备阶段

为了保证野外实习工作的顺利进行,每次出发前,都要进行大量的技术性、事务性的准备工作,筹备充足的工作、交通和生活需要的装备和用具。工作内容不同,要求也不尽相同。本次野外实习要求准备的东西有:

地质包

地质锤

罗盘

放大镜

GPS

野外记录本

文具(2H铅笔、红铅笔、量角器、三角板、小刀等)

稀盐酸

饭具、饮水用具

草帽

登山鞋

野外常用药

2.2 罗盘使用

罗盘是野外地质工作必备的装备之一,在野外用来导向、定位、测量岩层产状、确定矿体形态、研究构造等。在地质信息技术快速发展的今天,如GPS系统,但作为野外地质工作的基本方法,它的作用仍然是不可替代的。

一、罗盘的结构

罗盘有两套测量系统,其中5、6、7为垂直测量系统,用于岩层倾角、山坡坡角、构造产状等。其余全为水平测量系统,用于水平方向的定向、定位测量(见罗盘结构见图2.1)。

二、罗盘使用

1、磁偏角的校正

罗盘使用前,首先要校正磁偏角,否则测量的结果就不正确。实习地磁偏角约为偏西4o。校正时可用罗盘配备小钥匙或用小刀,旋转罗盘外壳合页旁的手动螺旋,让水平刻度盘逆时针旋转4o,即让356o对准刻度盘上方正北标志点即可。

2、定向与定位

(1)定向。要确定自己所在位置位于已知标志物(山顶标志、房屋、大树等)的什么方向时,具体操作如下:①手持罗盘至腰部,打开并将瞄准砧板,大致对准标志物;②将罗盘保持水平,底盘水准器气泡居中;③活动反光镜,让标志物影像出现在反光镜中;④上下活动瞄准砧板,使之也出现在反光镜中;⑤在保持罗盘水平的情况下,转动罗盘,使标志物、砧板和反光镜中线位于一条直线;⑥读南针(缠有铜丝)所指度数,就是所在的地方位。

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图2.1 罗盘结构图

1-反光镜;2-瞄准砧板;3-磁针;4-水平刻度盘;5-垂直刻度盘;6-垂直刻度盘指示器;

7-垂直水准器;8-底盘水准器;9-磁针固定螺旋;10-顶针;11-杠杆;12-玻璃盖若测量标志物在自己所在的方位时,读北针数据即可。

方位的计量数据来自地理坐标系,与数学中的几何坐标系明显不同,它是以纵轴正北方向为0o,顺时针方向计量,东、南、西分别为90o、180o、270o。与象限角可互换算,如S30oW,读作“南偏西30o”,为210o方向,反之亦然。

(2)定位。某些重要的观察点,除了地质内容的观察和描述,还要记下它的位置,就需要定位测量。具体方法是:选择两个不在一条直线上的标志,利用前面定向测量的方法确定观察点在标志物的方位,记录在记录本上。在地形图上选出实际标志物,区的数据进行作图:①以标志物为原点,建立地理坐标系,其方向应与地形图一致;②将测量的方位数据分别用直线表示出来;③两条直线交汇处应是观察点在地形图上的位置。若测得了三个数据,三条直线交成一点,说明测量数据是准确的,如若交成三角形,说明测量有误差,三角形大

小反映误差大小,观察点应位于三角形中心,误差过大则需重新测量(见图2.2)。

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图2.2 观察点位置定位

3、岩层产状测量

岩层产状测量是十分重要的,它是描述岩层空间展布状态、分析岩层形变和研究构造的

重要数据(见图2.3)。

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图2.3 岩层产状测量方法

首先选定一个较平整的岩层面。注意选定时一定要前后左右观察一下岩层面的位置,不要将节理面或风化面视作岩层面。

将罗盘打开成面状,将长边紧贴岩层面并保持水平,代表一个水平面,读出磁针(南、北针均可)指向是刻度盘数据,就代表水平面与岩层面交线的方向,即岩层走向。

将罗盘折起,短边紧贴岩层面,保持罗盘水平,北针所指数据即岩层倾向。

将罗盘长边沿垂直走向方向紧贴岩层,旋转罗盘底部手柄,让垂直水准器气泡居中,读出白色短线标志所指度数即岩层倾角。

一般情况下在对走向不做特别要求时,岩层产状数据只需量出倾向和倾角。记录形式如下:如记作90o∠40o,其中90o为倾向,∠40o为倾角。在图上标记为┣40o,其中长线为走向,短线为倾向,40o为倾角,长、短线方向参照地理坐标系作出。如岩层倒转,则记为40o。

2.3 地形图的使用

地形图是野外地质工作必不可少的基础图件,是用地形等高线和地物符号表示地形情况的平面图件。借助地形图,可以了解工作(实习区)的地貌、交通、水系、经济等自然地理情况,为制定野外工作(实习)计划提供参考依据,以最有效的方式取得最佳效果,减少盲目性。同时,地形图也是编制各类地质图件的基础图件。

一、选择地形图

先看图名,是否是工作区所需的。

再看比例尺,是否适合野外工作的需要。地形图的比例尺分大(1:10000以上)、中(1:10000~1:200000)、小(1:200000以下),根据地质工作精度要求不同选择不同比例的地形图。本次实习选择1:25000的地形图。

仔细研读地形图,分析工作区地形特征,了解交通、居民点、水系情况并根据已掌握资料,了解其中的有关地质情况。

二、使用地形图

在野外,站在工作(实习)区内较高的山峰,运用罗盘将地形图上方对准正北方向。

将区内主要地形、地物与地形图逐一对照,熟悉工作区的地形、地物及方位、距离、工作区通视、通行情况。

在观察点上练习用罗盘定点,将测量数据记在笔记本上。将所测岩层产状用符号标示于图上。

2.4 野外岩石观察与鉴定

一、沉积岩的观察和认识

1、主要观察内容

(1)颜色:原生色、次生色。

(2)矿物成分;主要成分、次要成分。

(3)结构

①粒度(单位:mm):

→0.03 →0.06 →0.25 →0.5 →2 →4 →16 →64 →126 →256 →

泥粉砂细砂中砂粗砂细砾中砾粗砾细卵粗卵漂砾

②圆度:棱角状→次棱角状→次圆状→圆状

③分选度:分选差→分选中等→分选好→分选很好

④胶接类型:基底式、孔隙式、接触式、镶嵌式

(4)沉积构造

①层理构造:块状层理、韵律层理、粒序层理、水平层理、平行层理、波状层理、交错层理等

②层面构造:波痕、干裂、印模等

③层内构造:结核、缝合线等

(5)次生变化:铁质氧化造成的次生颜色;长石风化粘土矿;海绿石风化成褐铁矿。

2、碎屑岩的观察与认识

野外打下一块新鲜标本,首先观察其颜色;其次观察其碎屑,确定其成分、含量、分选性、磨圆度等;再次观察其基质或胶结物的成分、含量、胶结方式等;然后考虑命名。最后还要观察其沉积构造、生物化石情况。

碎屑岩命名采用颜色+构造+结构+成分的原则。

碎屑中某矿物成分含量在50%以上,即可以其命名。但长石或岩屑若含量超过25%,即可命名为长石砂岩或岩屑砂岩。实际上它们非常少见,分布的最广的还是石英砂岩。为什么?请同学们独立思考该问题。

例1:凤凰山泥盆系五通组底部砂砾岩描述

①颜色:为淡黄绿色,风化后呈黄褐色,砾石含量占85%,充填物占15%。

②砾石成分:石英岩—灰白色,风化后呈黄褐色,约占砾石的60%;石英砂岩—灰白色,风化后呈黄褐色,约占25%;中、细砂岩—黄绿色,磨圆度较高,表面较光滑,占15%。

③胶结物:为硅质,孔隙式胶结。杂基部分为粘土。部分充填物为0.1~0.5mm石英、岩屑和白云母砂粒。

④结构:砾石粒度最大者65×45mm,占5.5%,一般为20×15mm,占50%,最小者为4×6mm,占44.5%。次圆状,球度较高,表面光滑,无刻划痕迹。

⑤构造:岩石呈块状构造,砾石排列杂乱,大小分布不均匀。

⑥定名:淡黄绿色块层状硅质石英质砾岩。

例2:龟山志留系坟头组石英砂岩

①颜色:为黄绿—浅紫色。

②成分:主要成分为石英,约占80%。其次有少量碎屑,灰色,细粒结构约占5%。

③胶结物:为泥质胶结,以接触式和孔隙式胶结为主,基质主要为泥质和粉砂。

④结构:细粒石英砂岩,磨圆度、分选度较好。

⑤构造:中薄层—中厚层,交错层理发育,局部有波痕。

⑥定名:黄绿—浅紫色中薄层—中厚层泥质石英细砂岩。

3、碳酸盐岩的观察和认识

碳酸盐岩主要为石灰岩、白云岩。野外常用小刀和稀盐酸来区别和认识它们。

石灰岩主要矿物为方解石,但其结构组分也可分为两部分:泥晶基质与颗粒。特殊情况下还有生物形成的架状结构,如叠层石石灰岩。碳酸盐岩中的颗粒不是岩石风化后的产物,而是沉积过程中由于机械的、化学的或生物作用形成的,如粒屑、鲕粒、生物屑、藻团等。颗粒含量50%以上的可定为颗粒石灰岩,如:竹叶状(砾石)石灰岩、鲕粒石灰岩、生物碎屑石灰岩。一般颗粒含量高,沉积时水体能量高。泥晶含量50%以上的称为泥晶石灰岩,反映较为平静的水体环境。

例:二叠系栖霞组石灰岩

岩石呈黑—灰黑色。主要矿物成分为方解石,滴稀盐酸剧烈起泡。含较多的有机质,小锤敲击有沥青臭味,生物化石丰富,夹黑色燧石薄层。岩石呈微晶—细晶结构,厚层状,块状构造,加稀盐酸剧烈起泡。硬度中等,贝壳状断口,局部呈砂状。地貌上形成喀斯特地形,溶洞较发育。

野外定名为:黑色细晶灰岩。

白云岩由白云石组成,主要为白云石交代石灰石而成,多为晶粒结构,放大镜下能观察得很清楚。若沉积交代,则形成于干燥气候下,与盐类共生,故少见生物化石。碳酸盐岩易与水作用,表面溶蚀沟槽十分发育。特别是白云岩风化面上的“刀砍”状构造,常是白云岩的重要识别标志,其成因系白云岩在构造下破裂,在地下水作用下沿裂隙沉淀方解石,表面上方解石较白云石易风化,形成“刀砍”状构造。

4、粘土岩的观察和认识

粘土岩的矿物成分主要为高岭石、蒙脱石等。颗粒一般<0.001mm,电子显微镜下才能看到它们结构,称之为泥质结构。其中层(页)理发育者称为页岩,不发育称为泥岩,未固结者称为粘土。

粘土岩在野外较易辨认,其岩性松软,易风化,常形成地洼地形被掩盖。

粘土岩由于含杂质不同呈黄、绿、灰、红、黑等颜色,如石炭系高骊山组、二叠系的孤峰组、银屏组、龙潭组、大隆组等的泥岩,因含杂质不同而呈现不同颜色。

二、岩浆岩的观察和认识

1、野外观察的内容

(1)观察岩体的产状:区分小侵入体和较大侵入体及其与围岩的接触关系,并推断形成时代。

(2)岩石颜色的观察:观察暗色矿物所占比例。

(3)矿物成分的鉴定:鉴别石英、长石(斜长石、钾长石)、辉石、橄榄石及暗色矿物等矿物,并估计每种矿物的大致含量。

(4)测定岩石的结构:测定粒状结构的岩石中矿物颗粒的大小。粗粒:颗粒直径>5mm;中粒:颗粒直径5~1mm;细粒:颗粒直径1~0.1mm;微粒:颗粒直径<0.1mm。

(5)岩浆岩构造的观察:如块状构造、带状构造、气孔构造、杏仁构造、晶洞构造、流面、流线构造、节理等。

(6)岩浆岩次生变化的观察

(7)岩石命名。

2、岩浆岩野外观察与认识

巢北地区岩浆岩石不很发育,仅发现有4个小岩体,分布在7410工厂-王乔洞一线,受北西向断裂控制。单个岩体规模均很小。主要岩性为黑云母花岗斑岩(7410工厂岩体)、花岗斑岩(王乔洞岩体)、花岗闪长斑岩(炭井村岩体和117高地南坡岩体),呈岩株状产出,一般剥蚀不太深,属浅成-超浅成相。岩体与围岩均为接触关系,除7410工厂岩体侵入在下志留统高家边组外,其余三个岩体均侵入在二叠系中。

现就王乔洞岩体为例介绍如下:

王乔洞岩体(图2-4),位于王乔洞南约30m处,俞府大村向斜的西翼。平面呈圆形,面积160m2。岩体侵入于下二叠统栖霞组下段灰黑色中厚层微晶灰岩中,岩株的南接触带产状252°∠50°。

岩性为花岗斑岩,岩性呈浅灰-浅灰黄色。具斑状结构,斑晶主要由斜长石20%、钾长石4%、黑云母2%(野外肉眼观察大于10%)组成,斜长石较钾长石自形晶,颗粒大小不等,粒径约在0.05~1mm之间,钾长石呈不规则状,黑云母多有暗化现象。

基质主要由石英、微晶钾长石及斜长石等组成,均呈它形晶微粒结构,钾长石多已高岭土化,斜长石绢云母化。

外接触带围岩可见几厘米宽的烘烤退色化现象,并可见30cm多宽的硅化及角岩化带。

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图2-4 王乔洞花岗斑岩剖面图

2.5 野外记录

无论是正式的野外地质工作和实习,野外记录都是宝贵的原始资料,是以后进行研究分析的重要依据,也是实习成绩评定的重要依据之一。因此,不能丢失或污损。

记录要求用铅笔书写。内容真实、详尽,文字通顺、条理清楚,图文并茂。

记录本前面应空两页,第一页为扉页,填上工作者姓名、单位、通迅地址、邮编、工作(实习)地区;第二页填写目录。

记录格式如下:

记录前,先写下当日“日期”和“天气”;

记下“实习路线”,即当天实习计划走过路线;

接着记下当日计划“实习内容”;

观察点1

位置:……

描述:1、……

2、……

……

观察点2

……

……

观察点常设在出露好的地方,通常包含许多实习内容,如岩石、地层、构造、生态环境等,记录时应将观察到的内容详实记在笔记本上。

第二天的实习记录要从新的一页开始。

初次实习者常常不知从何做起,实习不同课堂上听课记笔记,学习方法和思维方式较为开放。因此,在野外实习一要认真听取指导老师的指导和启发,二要充分发挥自己的主观能

动性。野外要做到三勤:眼勤、脑勤、手勤。在观察点上,首先要了解要观察的内容,运用学过的书本知识,反复观察,认真思考,及时描述和记录,不懂就问,也可互相讨论。通过不断的学习,反复实践,相信每天均有新的收获。对于地质工作者,每天都是新的,每天都是充满希望的一天,每天都有所发现,有所收获。

每天回驻地,应将当日记录的野外资料分门别类进行系统整理,确认当日的收获,找出不足,以利于明日改进,不断进步,同时也为实习报告的编写准备素材。

野外记录除了文字资料,有条件时还应配有图件(照片、素描图、示意图等)。一幅图往往更能直观、典型地反映野外实际情况,常胜过大段文字描述,收到事半功倍的效果。要做到这一点,除了准确的观察和认识,还要具备一定的美术素养和地质学家特有的灵感。这是在长期的实践中练就出来的。

2.6 标本及样品采集

实习过程中需要采集的标本及样品种类繁多,主要有地层标本、岩石标本、化石标本、矿石标本、构造标本、土壤标本、植物标本、粉鉴定样品、同位素地质年龄样品、人工重砂样品等。

标本采集有一定的规范要求,不同类型标本采集方式、采集密度等各不相同。

标本采样时应注意代表性和真实性,选择有利合适的地点采样,不可信手拈来,甚至捡取来历不明的岩块。一般供鉴定原始成份的样品,采样岩石应十分新鲜,没有次生破坏或混入物。手标本即观察标本或陈列标本,也要尽可能采集新鲜岩石,有时根据特殊要求,最好能适当保留一点风化面,以便能全面地再现岩石的野外直观特征。

标本的规格,陈列标本一般不小于9×6×3cm3;供鉴定用的标本以能反映实际情况和满足切制片,薄片以及手标本观察的需要为原则,一般不小于6×4×3cm3;对于矿物晶体,化石和构造标本规格不限。

标本采集后,应立即填写标签和进行登记(表2-1)并在标本上编号,以防混乱。在记录本上应记明采关位置和编号。送实验室的岩矿样品,应附剖面或柱状图。送出的样品应留副样,以便核对鉴定成果,帮助提高对标本的肉眼鉴定能力。

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本次实习中对标本及样品采集不做特别要求,同学可以练习采集一些标本,带回学校进一步观察学习,或者采集一些自己感兴趣的岩石或化石标本,作为纪念或收藏。

3 实习内容

3.1 地形地貌

地貌学是研究地表形态特征及其形成、发展、结构和分布规律的科学,是地球内、外营力共同作用于地表的结果。内营力在地表形成如大陆与海洋、构造山系与坳陷盆地等基本地貌格架,增加地表起伏。外营力对地貌格架不断进行风化、侵蚀、剥蚀,把破坏了的物质搬运到低处堆积起来,是夷平高处,填平低处。

地貌又称地形或地表形态,是人们最直接感受到的地球表面形态,与人类生活和生产的关系最为密切。随着人类对现代化科学技术和生产手段的掌握,人类的生产和生活对地貌形态的改变越来越明显,成为改造地貌的主要因素之一。

一、实习目的和要求

通过野外实习和实地地貌观察,理论与实践相结合。掌握各种地貌类型的基本形态、基本特征、物质组成、发育过程和演化历史,加深理解《普通地质学》课程的基本内容、基础知识和一般原理;培养这种野外观察、动手和分析等技能;提高学生的基本素质和综合能力。

要求每个同学要进行野外实地记录,领会和掌握实习内容和基本原理,绘画地貌形态、素描图和地层剖面图;实习结束后,每位同学要撰写一份图文并貌的野外实习报告。

二、侵蚀、剥蚀地貌

观察实习地侵蚀、剥蚀地貌的基本地貌单元、组成和形态,观察分析第四纪沉积物特征,分析内外力作用在地貌形成和改造过程中的作用,掌握地貌形成和发育的基本原理。了解实习地山地地貌、丘陵地貌和平原形成的构造前景、基本条件、相互演变关系和基本发育规律。

1、背斜谷

凤凰山背斜谷,位于狮子口内7410工厂,是由下志留统高家边组粉砂质泥岩之软弱层构成的(见图3.1)。

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图3.1 凤凰山背斜南倾转折端背斜谷

2、向斜山

向斜山有平顶山,向该山和北凤凰山(305高地)。平顶山是以下三叠统和龙山组为核部的向斜山(见图3.2)。

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图3.2 平顶山向斜地貌景观(公路上向北观看)

3、单面山

主要有朝阳山、麒麟山、大尖山和巨嶂山等。它们的共同特点都是:一面由五通组石英砂砾岩至二叠系灰岩等硬岩层组成,而另一面则是由志留系砂、泥岩等软弱岩层组,因软、硬岩层差异风化而形成单面山。

4、次成谷

平顶山至马家山一带,东、西两侧山谷都是由于龙潭组—殷坑组的软弱岩层,风化、剥蚀而成的。

三、堆积地貌

观察实习地堆积地貌的物质组成和形态,分析堆积物特征,掌握地貌形成和发育的基本原理。

1、滑坡

斜坡上的大块岩(土)体,由于地下水和地表水的影响,在重力作用下,沿着滑动面整块地向下滑动,称为滑坡。

在北凤凰山西北坡,有一规模可观的古滑坡(见图3.3)。古滑坡体主体由石炭系黄龙组和船山组灰岩构成,呈长舌部分之滑舌的前缘可见金陵组和高骊组岩片直接盖在高家边组之上,推测滑坡位移量达1km。现令残存部分占地面积约700×200m2,估算滑坡体体积约30×105m3。

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图3.3 北凤凰山(305高地)古滑坡地貌景观素描

实习地由于矿石采矿活动使斜坡下部被挖空,降低了对上部岩土体的支撑,发生斜坡滑动(见图3.4)。滑坡体可明显地看到由2~3个“台阶”组成。

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图3.4 凤凰山东侧现代滑坡地貌景观

2、洪积地带

多分布在区内山地冲沟出口处,形成洪积扇,规模与冲沟大小和长短有关,一般不大。如狮子口洪积扇(已因修铁路和公路破坏掉)、大理寺水库为东面和万山埠洪积扇等。

3、冲积地带

分布在岖嶂山东北部、万山埠西边以及喻府大村小溪的两岸。

4、冲积平原区

位于实习区南部与巢湖北岸之间以及东南裕溪河沿岩一带,海拔高程20m以下广大范围之平坦地带。

四、岩溶地貌

实习区灰岩分布面积很广,岩溶(喀斯特)比较发育。较典型有以下几种:

1、地下暗河

有省内闻名的王乔洞(见图3.5)、猫耳洞以及狼牙山西南公路西侧的白姑洞(泉)与金银洞(泉)(见图3.6)。

2、竖井

较深的有扁井,双龙井,两坚井相距不到一百米,往下30m左右变为水平,呈北东-南西向延伸上千米。

3、漏斗

集中发育地带在288高地至石刀山一带,有四、五个漏斗大致沿北30°方向呈串珠状展

布。

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图3.5 王乔洞西洞口素描(三层古侵蚀面)

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图3.6 金银洞素描(向东北看)

4、岩溶塌陷区

最具特征的是位于王乔洞与320高地之间的谷地,原是王乔洞地下暗河的向北延伸部分。该暗河与紫薇洞在成因、展布和形态上完全一致,平行于栖霞组石灰岩的层理发育,但海拔高程高于紫薇洞。后来坍塌,形成谷地。其现象至今保存完好。

五、湖泊地貌

湖泊是在一定的地质、地形和气候条件下形成和发展起来的,是陆地上面积较大的有水洼地,湖盆、湖水和湖中物质相互作用的自然综合体。形成湖泊要有两个条件:一是要有水的来源;二是要有盛水洼地,即所谓湖盆。

观察巢湖形态,地貌类型及水系发育,了解巢湖的成因。

(1)巢湖位于安徽省中部,形似鸟巢(见图3.7),属长江下游水系,是我国五大淡水湖之一。湖泊东西长54.3km,平均宽度15.1km,湖岸线总长度184.7km,平均水深3m,最大水深6.78m,湖泊面积770km2,湖容积207×108m3。有33条河流纵横交错,呈放射状汇入巢湖,裕溪河是连接巢湖和长江的唯一通道。各河流入湖年径流量为41.24×108m3,杭埠河、丰乐河、南淝河、派河、白石山河占总径流量的90%以上。

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图3.7 巢湖卫星遥感卫片全景图

(2)成因。巢湖地质构造单元位于塔里木—中朝板块和华南—东南亚板块的交汇地带,属构造湖。在印支运动以后的燕山运动期间,整个侏罗纪、白垩纪巢湖流域以垂直断陷为特征。喜玛拉雅期,古新世巢湖进—步断陷,沿着一组北东走向和另一组北西走向的断裂断陷,使大别山北麓的流水受阻,形成断陷湖,上新世末—更新世初期,湖泊面积最大。更新世晚期至全新世,大量泥沙不断流入湖中,湖水面积不断缩小,最终形成现代的巢湖。

(3)湖心岛

姥山、孤山为晚侏罗纪毛坦厂期大山碎屑、熔岩堆积而成(见图3.8)。现已成为巢湖的旅游胜地。

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图3.8 巢湖姥山岛

(4)巢湖湿地(图见3.9)。

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图3.9 巢湖湿地景观

3.2 地层

地层是一定地质时代形成的成层岩石组合,包括沉积岩、火成岩和变质岩。对于大的区域范围来说,地层按其形成时代单位的不同划分为如宇、界、系、统等不同级别的地层单元,称为国际地层单位。对于较小地区范围,根据岩石特征和构造运动特点研究程度的不同,地层单位可划分为群、组、段,群大致相当于统或更大的地层单位,称为地方性地层单位。

一、实习目的和要求

通过野外实习,了解实习地地层演化过程、地层形成的时代,地层之间的接触关系,主要地层的特征。掌握地层产状、倾角的测量方法、简单层理类型的认识,学会地层剖面信手图绘画,并进行岩石和化石标本采集、特征描述。

二、实习地地层特征

实习区属扬子地层区,下扬子地层分区,六合—巢县地层小区。震旦系—第四系均有出露,尤其是志留系—三叠系地层发育连续,出露基本齐全;太古界—元古界主要出露在实习区西部的郯庐断裂带中。

实习区内地层厚度不大、发育齐全、出露连续,易观察;接触关系清楚,接触带典型,标志层清晰;古生物化石丰富、易观察、易采集;沉积构造多样,覆盖少,加之大量采场、路基坡,露头极好,非常有利于实践教学。

巢北地区由老到新出露的地层有:

1、震旦系

出露于青苔山及半汤两地,仅见上震旦统灯影组,分上下两段。

下段以浅灰色白云岩为主,分上、中、下三个岩性段,下部为含硅质条带、硅质结核白云岩,中部为厚层葡萄状含泥晶白云岩,上部为微晶白云岩。

上段为灰白灰紫色薄层微晶白云岩、条纹状白云岩及细晶鲕粒白云岩。

本区灯影组上段顶部直接为下寒武统冷泉王组假整合超覆。

2、寒武系

在半汤地区出露较好,从下到上有下统冷泉王组、半汤组和中—上统山凹丁群。

(1)冷泉王组:主要由深灰色中层粉晶白云岩组成,中—上岩性段内含硅质条带,底部为含砾砂岩。

(2)半汤组:以中厚层微晶—泥晶白云岩、泥质白云岩为主,下部多出现白云岩石英砂岩、藻层泥岩、钙质泥岩。

(3)山凹丁群:按岩性可分为上下两段。

下段以钙质白云岩、砂屑白云岩组成,底部出现浅灰红色薄层杂基白云质细砾岩,砾石大小不等,棱角—次圆状。

上段以呈溶蚀夹含硅质岩层的细晶白云岩及白云质硅质岩、硅质岩组成。

与上覆奥陶系呈整合接触。

3、奥陶系

仅在半汤一带有出露,发育不全,可分为上、中、下三段。下部为细晶泥质白云岩,中、上部为含硅质条带白云岩。

与上覆志留系五峰组呈整合接触。

4、志留系

出露下统高家边组和中统坟头组,是组成背斜核部的地层。

(1)高家边组:出露不全,仅见中上部,在狮子口和旗山出露较好。下部为青灰色页岩夹薄—中厚层泥岩及薄层页岩;中部为黄绿色薄层泥质细砂岩;上部为黄绿色薄层粉砂质泥岩夹薄层泥质细砂岩。

(2)坟头组:发育较齐全,可分为上、中、下三段。下部为黄绿—浅紫色中薄层—中厚层石英细砂岩、泥质含砾石英砂岩,交错层理发育;中部为黄绿色粉砂质泥岩与石英砂岩互层,波浪、交错层理发育,上部为紫红—灰绿色等杂色薄层泥岩—粉砂岩薄互层。

与上覆泥盆系呈假假整合接触。

5、泥盆系

仅有上统五通组,分布广泛,在狮子口出露良好,分上下两段。

下段为石英砂岩,下部由灰白色厚层—中厚层砾岩、砂砾岩、含砾石英砂岩组成,砾石

以石英、燧石为主,含少量细砂岩、粉砂岩和条带状硅质岩等,上部由厚层—中厚层中粒—中细粒硅质胶结石英砂岩,夹薄层泥质粉砂岩、泥岩层组成,砂岩中可见大型单向或槽型斜层理、层面波痕等。

上段为砂、页岩层段,以灰黄—灰白色薄层粉砂岩、粉砂质泥岩及中厚—中薄层石英细砂岩的交互韵律层为特征。

与上覆石炭系金陵组呈假整合接触。

6、石炭系

出露面积不大,但发育较全,分为上、下两统,下统包括金陵组、高丽山组、和州组,上统包括黄龙组、船山组。

(1)金陵组:分为上下两个岩性段。下段为灰黄色薄层泥质细砂岩或含铁砂岩;上段为灰黑色中厚层生物碎屑灰岩、微晶灰岩。

(2)高骊山组:分为上、中、下三个岩性段,凤凰山剖面发育较全。

下段为灰—灰黄色薄层粘土岩,底部夹褐铁矿层。

中段为灰黄、紫红色薄层含生物碎屑灰岩、含钙—铁质泥岩夹姜块状灰岩和中薄层含生物碎屑灰岩。

上段为灰黄—黄褐色含铁细粒石英砂岩、灰白色石英砂岩。

(3)和州组:按岩性可分为上、下两部分。下部为深灰—灰黑色中薄—厚层白云质生物碎屑灰岩、泥质岩;上部为灰、微带肉红色中厚层—厚层亮晶生物碎屑灰岩,底部为粗结晶灰岩,顶部为炉渣状灰岩。

(4)黄龙组:可分为上、下两段。下段为灰、深灰、肉红色中厚—厚层状生物碎屑微晶灰岩;上段为灰紫红色厚层亮晶生物碎屑灰岩夹砂屑灰岩。

(5)船山组:岩性为含球藻灰岩为特征,分两部分。下部为黑色厚层微晶灰岩,底部出现灰黄色含褐铁矿团块泥岩;上部为灰—深灰色中厚层状亮晶生物碎屑球藻灰岩,夹灰色泥晶生物碎屑灰岩。

与上覆二叠系栖霞组呈假整合接触。

7、二叠系

分布在马家山及俞府大村一带,由下统的栖霞组、孤峰组、银屏组和上统的龙潭组、大隆组组成。

(1)栖霞组:可分上、下两段。

下段由两部分组成,下部由碎屑岩夹劣质煤组成,颜色变化较大,在钜嶂山一带为深灰色—灰黄色钙质透镜体泥岩,向西的麒麟山附近为灰黑色页岩及黑色劣质煤层;上部为深灰—灰黑色薄—中厚层含沥青质臭灰岩及含生物碎屑泥灰岩。

上段可分为四个岩性段。下部硅质岩层,含燧石结核或团块灰岩,黑—灰黑色灰岩,夹黑色燧石薄层及生物碎屑粉砂质泥岩;中部含燧石岩层,为深灰、灰黑色中薄—中厚层含燧石结核灰岩,夹黑色薄层含沥青质泥岩类;上部硅质岩层,黑色中薄层硅质岩、深灰色含燧石结核白云质灰岩及薄板状硅质灰岩互层;顶部灰岩层,灰、深灰色含燧石结核灰岩、白云质灰岩。

(2)孤峰组:由薄层黑色硅质岩及薄层棕、褐、紫色泥岩组成。在平顶山西侧的姚家山剖面可分为三部分,下部为灰黄、浅棕、褐色泥岩、页岩,含磷结核;中部为灰黑色、黑色薄层放射虫硅质岩夹紫色泥岩及页岩互层;上部为浅紫、紫、黄褐色薄层泥岩夹薄层泥岩夹少量放射虫硅质岩。

(3)银屏组:为灰、深灰色泥岩及页岩组成,在平顶山西侧的姚家山一带出露。

(4)龙潭组:在俞府大村向斜和平顶山向斜发育,可分为三部分。下部为灰黄、青灰色中厚层细粒岩屑长石石英及含砾砂岩,夹黑色薄层泥岩;上部为青灰、灰黑、灰黄色薄层

泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩夹煤线;顶部为灰黑色中厚层泥晶白云质生物碎屑灰岩,含燧石团块及条带。

(5)大隆组:以灰黑色薄层硅质岩、含碳硅质岩及紫色泥岩、碳质页岩、硅质页岩为特征,可分为三部分。下部为灰黑色薄层硅质岩、含碳硅质岩及紫色页岩、碳质页岩,底层有一薄层岩屑细砂岩;中部为紫灰色泥岩、灰黑色碳质页岩、硅质页岩;上部为灰黑色薄层硅质碳质泥岩,近顶部夹灰质白云质泥灰岩。

与上覆三叠系殷坑组呈整合接触。

8、三叠系

分布于平顶山、马家山、野猪山一带,分上、下两统,上统东马鞍山组、下统殷坑组、和龙山组及南陵湖组。

(1)殷坑组:可分为三个岩性段。下段为浅灰绿—黄绿色泥岩、含粉砂质泥岩夹薄层泥灰岩;中段为灰黄色粉砂质泥岩夹灰色中薄层泥质条带灰岩或似瘤状灰岩;上段为灰绿色钙质页岩夹薄层泥质灰岩及薄层条带白云质灰岩。

(2)和龙山组:可分为两个岩性段。下段为灰黄色、棕紫色薄层似瘤状灰岩与钙质泥岩层;上段为灰色薄层灰岩夹黄绿色薄层似瘤状泥质灰岩及泥岩。

(3)南陵湖组:可分为上、中、下三段。

下段:为厚层灰岩,下部以瘤状灰岩为主,由灰绿、微红色中薄层瘤状灰岩夹深灰色灰岩组成;上部以厚层灰岩为主,由灰、深灰色厚层灰岩夹黄色中薄层瘤状灰岩及钙质泥岩、砾状灰岩组成。

中段:为瘤状灰岩,下部由紫红色中薄层瘤状中薄层、泥灰岩夹中薄层灰岩组成;中部以中厚—厚层灰岩为主,夹紫红、灰绿色瘤状灰岩及钙质页岩组成;上部以灰绿色瘤状灰岩为主,夹杂色泥岩及深灰色薄层灰岩。

上段:为薄层黑色灰岩段,下部由深灰色薄层灰岩夹黄绿色钙质页岩组成;上部由黑色薄层灰岩夹碳质页岩、棕色钙质页岩组成。

(4)东马鞍山组:分上下两段。下段为灰—深灰色薄、中层灰岩,底部为灰浅紫红色含石膏假晶钙质白云岩;上段为灰、灰黄色厚层块状角砾状灰岩及泥灰岩、泥质白云质灰岩。

与上覆侏罗系不整合接触。

9、侏罗系

见于俞府大村向斜南部小山村、九棵树—铸造厂—变电所一带,仅零星出露。底部为灰白色砾岩层及中粗粒灰黄、浅灰色长石石英砂岩夹细砂岩薄层;上部为黄绿、紫红色细砂岩、粉砂岩、页岩及薄层细砂岩互层。

(10)第四系:山区一般发育坡积物,由砾石、砂及粘土组成,近巢湖湖滨的河流、湖泊沉积物,由砂砾及亚粘土、亚砂土等组成。

3.3 地质构造

一、实习目的和要求

通过野外实习,认识巢北地区构造发育的形态与规律,观察和了解褶皱构造(向斜和背斜);断裂(断层、节理、断裂破碎带)以及层间褶皱发育特点,学会岩层及地质构造产状的测量方法。

二、大地构造位置

本区位于扬子板块的东北部、郯庐断裂带的东侧、半汤复式背斜的西翼。南缘以桥头集—东关断层为界,北西以滁河—罗河断层为界,南东濒临长江沉降带,呈北东向延伸,宽11~25km,长约300km。基底为一套浅变质岩系,晋宁运动使基底固结,盖层为稳定的震

旦系—三叠系中统沉积。下扬子台褶带内,震旦纪—三叠纪下中世该区下降沉积,并于三叠

纪—下侏罗世前发生褶皱。该带由于基底固结晚,强度小,褶皱发育。

中生代以来的构造活动强烈,并奠定了区内的构造格架,尤其是印支运动在本区表现最

为明显,以NNE —SSW 向褶皱为主,伴随有一系列的纵断层、横断层和斜断层。半汤复背

斜核部为震旦系灯影组白云岩构成,向东依次为寒武系、奥陶系,产状正常,倾角30o~40o,

西翼因韦家村断层逆冲,仅出露奥陶系、志留系—三叠系,并发育三个二级褶皱,自西向东

依次为平顶山向斜、凤凰山背斜、俞府大村向斜,褶皱紧密连续,均为线形褶皱。复背斜轴

迹方向20o,轴面西倾,倾角80o左右。

三、构造特征

1、褶皱

褶皱是指岩石受力发生的弯曲变形,褶皱的形态多种多样,包括两种基本形式,即背斜

和向斜。背斜是指岩层向上弯曲,其核心部位岩层时代较老,外侧岩层较新。向斜是指岩层

向下弯曲,其核心部位岩层时代较新,外侧岩层较老。

实习区观察的褶皱,主要是半汤复式背斜西翼的三个次级褶皱,即两个向斜(俞府大

村向斜、平顶山向斜)和一个背斜(凤凰山背斜)(见图3.10)。区内褶皱北端扬起,南端

倾伏,转折端规则,出露清晰。褶皱轴面产状:倾向280o~310o,倾角70o~80o;褶皱枢纽:

倾伏向为210o,倾伏角为15o。

图3.10 平顶山向斜、凤凰山背斜、俞府大村向斜剖面图

(1)俞府大村向斜

俞府大村向斜位于区内东北部,分布于猫耳洞—大理寺—炭井村—俞府大村一带,规模

较大,总体构造线的方向为NNE —SSW 。向斜核部由二叠系大隆组(P 2d )、龙潭组(P 2l )、

栖霞组(P 1q )、孤峰组(P 1g )组成,两翼分别由石炭系船山组(C 3h )、和州组(C 2h )、

高丽山组(C 1g )、金陵组(C 1j )、泥盆系五通组(D 3w )、志留系坟头组(S 2f )、高家边

组(S 1g )组成。受多期构造活动的影响,向斜一翼近于直立,局部倒转,甚至发生扭曲,

核部发生强烈揉皱,枢纽为SSW 向波状起伏,轴面NW -NWW 向倾,倾角变化大。向斜

NNW 端在石刀山北部转折扬起,SSW 端在EW 向桥头集—东关断裂切割而倾伏终止。据向

斜不同部位形态表现特征,俞府大村向斜表现出歪斜—陡歪斜倾伏、直立不对称倾伏褶皱段,

东翼缓、西翼陡,总体为一轴面弯曲、枢纽起伏的歪斜倾伏的次级复式向斜。

(2)平顶山向斜

平顶山向斜位于区内西部,分布于马家山—平顶山—向核山一带,出露规模仅次于俞府

大村向斜,总体沿NEE -SWW 方向延伸。向斜核部为三叠系东马鞍山组(T 2d )、南陵湖

组(T 1n )中部地层组成,两翼由南陵湖组(T 1n )下部、殷坑组(T 1y )、和龙山组(T 1h )

和二叠系大隆组(P 2d )组成。两翼地层东翼缓,西翼陡或局部倒转,如平顶山南坡山脚下

东翼277゜∠52゜,西翼132゜∠83゜;山顶东翼261゜∠51゜,西翼150゜∠44゜,向斜西

翼(平顶山西南坡)岩层直立,局部斜转,山顶北坡转折端清楚,其瘤状灰岩挤压破碎,但

未发生位移。北坡转折端产状:东翼235゜∠46゜,西翼146゜∠44゜。在向斜核部和倾伏

部位次级小背斜、小向斜较为发育。

由于受多期构造运动的影响,其向斜形态复杂多变,并被许多断层破坏。在向核山(石

灰山)转折端正是受到一条右行平移正断层的影响,而使石炭系地层向下跌落,地形上表现俞府大村向斜

凤凰山背斜 平顶山向斜

为向东扭转(图3—11)。

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图3-11 向核山北坡平顶山向斜的转折端素描图

(3)凤凰山背斜

凤凰山背斜位于区内中部,分布于凤凰山—麒麟山—朝阳山—碾盘山一带,规模较大,总体构造线方向NEE-SWW向。背斜核部由志留系地层组成,两翼依次为泥盆系(D)、石炭系(C)、二叠系(P)。东翼地层倾角较大,局部倒转,西翼地层较缓,倾角一般30゜左右。由于核部志留系地层多为泥岩、粉砂岩,抗蚀性差,两翼泥盆系五通组(D3w)地层多为石英砂岩,抗蚀性强,常形成背斜谷这样一种特殊地貌(见图3.12),而两翼则由泥盆系五通组(D3w)石英砂岩形成单斜山,如:麒麟山、大尖山、朝阳山等。

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图3.12 凤凰山背斜转折端剖面素描图

(4)层间小褶皱

由于受构造应力作用,在平顶山西侧姚家山剖面的孤峰组中下部的放射虫硅质岩,发现众多的层间小褶皱(见图3.13)。岩层发生揉皱现象明显。

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图3.13 平顶山西侧层间小褶皱

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