工程地质实习日志及报告
实习日志
2022-9-5 天气 晴
今天是开学第一周,我们的工程地质实习正式开始,然而遗憾的是由于疫情影响,我们的线下户外实习活动不得已转移到了云端室内,但我相信在几位老师的悉心指导下,接下来的网络云端实习也一定能够取得圆满的成绩。
实习的第一课,是由各个老师联合组织的云端“工程地质实习动员会”。会议一开始主持会议的老师便再次简明扼要地向我们讲解《工程地质》这门专业课程的研究目的与研究对象,在老师的讲解下我们对本门课程的理解又深入了许多。
在此基础上,各位老师依次向我们介绍此次的工程地质实习,结合老师们的介绍与讲解,我了解到了《工程地质学》是一门实践性很强的学科。而此次的土木工程地质野外实习属认识实习性质,是工程地质教学的重要一环,其目的在于巩固课堂所学的基本理论,联系实习现场和土木工程的实际,加以验证和拓宽,使我们获得感性知识,开阔视野,培养和提高实际观察能力、识图能力、分析问题与解决问题的能力等。此外此次实习还可以培养学生吃苦耐劳、艰苦奋斗、遵守纪律、团结协作等优良品质和增强集体观念,也有利于学生增强体质和磨练意志,培养土木工程人的精神和专业素质。
希望通过此次实习我能了解野外地质工作的基本方法,掌握一定的操作技能以及训练编写实习报告等。为以后土木工程有关专业课程的学习打下基础。
2022-9-6 天气:晴
今日按照云端实习的日程安排,我在云端全程观看了山东交通学院的工程地质实习过程。此次学习的地点为济南市长清区张夏镇境馒头山,馒头山约有5.5亿年历史,是国内外寒武纪年代地层和生物地层的标准剖面,是研究我国华北寒武系的起源地,具有重要的科研和科考价值。
以下为今日网上实习主要日志记录:
1、通过实地场地环境判断地形地貌,并了解其成因。
通过之前的理论学习,我已经知道,地形主要有冲沟、河床,漫滩,阶地,山峡,山脊,山梁,沟岸,陡壁等几类,而地貌主要分为山地,丘陵,低山,盆地等。
视频中老师主要向我们讲解了该地的河谷地貌,以及其的演变过程。河谷地貌是河谷形态及河谷内各种地貌类型的总称。总的来说,河谷是河流作用的产物,其形成和发展有3个阶段:初期河谷横截面成V形,由下蚀与溯源侵蚀为主;中期河谷展宽,下蚀侵蚀减弱,侧蚀侵蚀加强;最后以侧蚀侵蚀为主,河谷横截面成槽形。
所谓下蚀又称为底蚀,指河水垂直向下侵蚀、加深河谷的作用。流水中急速旋转的涡流促使其携带的砾石像钻具一样作用于河底,河底被钻出一个个的锅穴。旁蚀则指河水冲刷河道两侧以及谷坡,使河床左右迁徙,谷坡后退,河床及谷底加宽的作用。而溯源侵蚀指河流向其源头方向侵蚀而加长的作用。溯源侵蚀主要发生在河谷的沟头。因为沟头聚集了山坡上的诸多片流,其流量和流速较大,垂向侵蚀能力较强,沟头便向上坡方向延伸。
2、结合实地场景认识地层、岩性
(1)地层时代划分
也可称地质年代划分。地质年代根据生物演化阶段来划分,由于生物有不同门类及其演化阶段有长短,以此将地质年代划分为大小不同级别的单位,从大到小为宙、代、纪、世、期。与地质年代单位一一对应的是年代地层单位:宇、界、系、统、阶。
一般可用层序法来判断相对年代。层序法是指地层形成时是水平或近于水平的,先形成的位于下部,后形成的位于其上部。值得注意的是,原始产出的下老上新,但并非现在野外见到的地层都是下老上新,其中又有后期地壳运动的改造。对于后期地壳运动使地层变动(倾斜、倒转)的地层层序可用沉积构造中的层面构造(波痕、泥裂、雨痕等)作为“示底构造”恢复顶底后,判断先后顺序 。
2022-9-7 天气:晴
今日按照云端实习的日程安排,通过云端线上同视频中老师一起进行了网上实习工作,以下为实习地点的相关情况记录:
实习观测路线地质情况
此观测路线位于峰峰矿区新市区南约1km。本区为丘陵区,地层零星出露于高地和沟谷,因此观测线沿地层露头布置,按地层顺序,由老至新进行观察。观测路线从南山村北开始,至仁义村东止,路线长约4Km。
观测路线上零星出露的地层由老至新有奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组及二叠系上统上石盒子组部分地层。观测路线上出露的岩石有第四纪沉积物、泥质岩、砂岩、铝质岩、石灰岩和煤层。可以看到的构造有节理、崩塌、正断层、平移断层、平行不整合线(假整合线)、角度不整合线等。
实习区地质概况
区域地质的范围来说,从地层方面,区域内出露的地层从老至新为:长城系(Ch)、寒武系(∈)、奥陶系(O)、石炭系(C)、二叠系(P)、三叠系(T)及第四系(Q);从构造方面,本区处于中朝准地台I级构造单元,山西断隆II级构造单元,太行拱断束ⅡI级构造单元,武安凹断束Ⅳ级构造单元。本区以断裂构造为主。主断裂方向呈北东向,平面弯曲波状,多属压扭性质,此外,北西向的张性和张扭性断裂也较发育;本区中生代燕山旋回的岩浆活动最为强烈,主要岩体有:矿山岩体、磁山岩体、固镇岩体、紫山岩体、白沙岩体,岩性主要为角闪闪长岩、闪长岩、闪长玢岩,其产状以岩床、岩墙、岩脉等为主。
而实习区出露地层有奥陶系、石炭系、二叠系和第四系。由老至新分述如下:
(1)、奥陶系下统冶里组(Oly)
由灰白色白云质灰岩、白云岩与深灰色、褐黄色花斑灰岩互层,厚度9.0--12.Om左右。
(2)、奥陶系下统亮甲山组(O1l)
由厚层至中厚层状灰白色(风化后呈暗褐色)白云岩组成,显晶结构,比较坚硬,含有白色燧石结核,呈团块状分布,有的呈条带状分布,可作标志层。本组地层厚度约31-54m。
(3)、奥陶系中统下马家沟组(02X)
a、下马家沟组一段(02X1)
由角砾状灰岩组成。上部为灰色角砾岩,角砾以灰岩为主,白云质灰岩次之,角砾大小不等,下部为灰黄色松散角砾岩,角砾成份以灰岩、白云质灰岩、页岩碎片为主,胶结物为泥质及钙质,易风化,呈碎块状。底部为浅黄、黄灰色板状泥灰岩、黄绿色薄层钙质页岩互层,。本段地层平均地层厚度20.87m。
b、下马家沟组二段(02X2)
上部为深灰色中厚层纯灰岩,夹5-6层薄层岩盐其中含有石膏假晶,假晶大小不等,多呈方形、圆形,有的呈板状和针状,层位稳定,可作为划分上、下马家沟组的分层标志。中部为花斑灰岩;白云质角砾岩互层,花斑为浅黄或浅红色,侵染现象明显,风化后呈蠕虫状或树枝状突出层面,俗称“云雾灰岩”。底部为深灰色薄层板状致密纯灰岩,具水平层理。本段地层平均厚度1l0m。
(4)、奥陶系中统上马家沟组(02S1)
a、上马家沟组一段(02S1)
主要有白云质角砾状灰岩组成,底部为黄绿色钙质页岩与薄层白云质泥灰岩互层,易风化,风化后呈碎块状,厚度5-10m左右。中上部为灰黄及浅红色白云质角砾状灰岩,角砾以白云质灰岩、灰岩为主,角砾大小不一,棱角清晰,胶结物以钙质为主,泥质次之,因风化和角砾被水淋滤,常呈蜂窝状。平均厚度52.1m。
b、上马家沟组三段(O2S2)
顶部为一层深灰色厚层纯灰岩,5-6层燧石层。上部为浅灰色中薄层状纯灰岩,其中夹二层白云质角砾状灰岩,不稳定,常相变为白云质灰岩。中下部为灰色厚层花斑状灰岩与深灰色纯灰岩互层,风化后呈蠕虫状,风化面上普遍存在燧石结核,呈褐黄色突出层面,俗称“瘤状灰岩”。本段地层平均厚度122m。
c、上马家沟组三段(O2S3)
上部为深灰色具水平层理薄层纯灰岩、薄层白云质灰岩、白云质角砾状灰岩,红色条带状花斑灰岩互层。红色条带状花斑灰岩稳定,可做上马家沟组与峰峰组分界标志。中部为中厚层状纯灰岩、白云质角砾状页岩互层,纯灰岩中夹数层燧石。底部为一层灰色角砾状灰岩,角砾大小混杂,棱角清晰,成份单一。本段地层平均厚度78.2m。
(5)、奥陶系中统峰峰组(O2f) ,
a、峰峰组一段(O2f1)
由褐黄色或浅红色角砾状白云岩组成,角砾以白云质灰岩为主,灰岩次之,中部夹1-2层薄层灰岩,距底部10m处夹一层薄层白云质灰岩,易风化,露头常呈黄粉状,可做本段标志层。本段地层平均厚度63.3m。
b、峰峰组二段(O2f2)
底部为深灰色灰岩与角砾状灰岩互层,中上部为深灰色中厚层状纯灰岩与花斑灰岩互层。花斑主要以灰白色为主,灰色、褐黄等色次之, 自下而上花斑由大变小,由褐黄色、灰白色过渡为白色。中上部含燧石结核,零星分布于层面。本段主要特征:含几层暗褐色纯灰岩,用锤击后有腐鸡蛋臭味,在风化面上铁质结核较多。本段地层平均厚度90.2m。
c、峰峰组三段(O2f3)
上部为缟文状灰岩薄层、石灰岩、白云质角砾状灰岩互层。下部为角砾状灰岩与暗褐色结晶似糖粒状白云岩互层。角砾为灰岩、白云质灰岩组成,风化后角砾特别突出(俗称道袍灰岩)容易辨认,可作标志层。本段地层平均厚度21.5m。
(6)、石炭系中统本溪组(C2b)
本组与下伏地层奥陶系峰峰组为平行不整和接触(假整和)。缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系和石炭系下统。本组以浅灰色砂质泥岩和G层铝土为主,上部含煤层1—2层,底部为不稳定的透镜状亦铁矿层,俗称山西式铁矿。本组地层平均厚度25m。
(7)、石炭系上统太原组(C3t)
本组为一套海陆交替相沉积的泥质岩、碳酸盐和碎屑岩。主要由深灰色、灰色粉砂岩、泥岩及灰色中—细粒砂岩呈互层组成,夹5—8层石灰岩薄层,其中野青、伏青、大青三层灰岩较稳定,可作标志层。本组地层含煤层5—10层,主要可采及局部可采煤层有4、6、7、8、9号煤层。本组地层平均厚度约120m。
(8)、二叠系下统山西组(P1S)
本组主要由深灰色粉砂岩、泥岩和浅灰色中~细粒砂岩组成。粉砂岩和泥岩中富含植物化石和菱铁矿结核。本组地层含煤层2—5层,其中2号煤层为山西组稳定可采煤层,厚度2—6m。本组地层平均厚度80m。
(9)、二叠系下统下石盒子组(Plx)
, 由灰绿色、深灰色和带紫花斑状粉砂岩及泥岩组成。顶部为一厚层浅灰色带紫斑泥岩与上石盒子组分界,俗称“桃花泥岩”具鲕状结构,为本组主要标志层。本组地层平均厚度80m。
(10)、二叠系上统上石盒子组(P2s)
上部和下部以灰绿色带紫斑的粉砂岩、泥岩为主,夹薄层浅灰~灰白色中、细粒砂岩。中部以厚层状灰白色中、粗粒砂岩为主,夹灰绿色粉砂岩、泥岩。本组地层平均厚度550m。
(11)、二叠系上统石干峰组(P2sh)
下部由绿灰色、紫灰色中、细粒砂岩与紫色粉砂岩相间交替沉积。中部含2~4层泥晶灰岩(俗称淡水灰岩)为石千峰组重要标志。上部为紫色粉砂岩组成,顶部为紫红色粉砂岩和浅紫色细粒砂岩互层。本组地层平均厚度250m。
(12)、第四系(Q)
由褐色、褐黄色粉土、洪积卵石层组成,厚度约0~30m。
构造方面,实习区处于鼓山复背斜的东部,褶曲及断裂构造发育。鼓山复背斜轴部走向近南北,核部由马家沟组一段、二段、三段地层组成,翼部由峰峰组一段、二段、三段地层组成,并发育次一级小型褶曲构造。东翼地层倾向近SE,倾角度12o—35 o ,西翼地层倾向近SW,
倾角8 o~35 o。
实习区断裂构造发育,断层均为高角度正断层。断裂有NW和NE向两组断裂。NW向
构造发育较早,NE向新华夏系构造发育较晚,对前期构造有改造和破坏作用。鼓山东麓断
层呈阶梯状发育,把鼓山东麓煤田切割成地垒和地堑。
2022-9-8 天气:晴
今日按照云端实习的日程安排,我在网上通过观看三位老师现场讲解的峰峰实习视频,主要日志记录如下:
峰峰矿区隶属河北省邯郸市,介于北纬36度20分——36度34分,东经114度3分——114度16分,本次实习共有七个地质实习地点。
第一个地质实习点,位于鼓山南段东路,滏阳东路以北的元宝山景区南门,在此叶洪东教授首先详细向我们讲解了地质罗盘仪的使用。
地质罗盘是进行野外地质工作必不可少的一种工具。借助它可以定出方向,观察点的所在位置,测出任何一个观察面的空间位置(如岩层层面、褶皱轴面、断层面、节理面等构造面的空间位置),以及测定火成岩的各种构造要素,矿体的产状等。
地质罗盘用处及使用方法如下:
1、使用前准备:磁偏角的校正
2、地形图的判读和定点
在野外要确定自己在图上的位置,可先将地形图固定在图板上,整平图板,将罗盘靠在平行南北的一边,然后转动图板,使磁针指北方而固定图板,这时图的方向和实地方向一致。在图上找二至三个地面目标(如:独立树、房屋、山头、水塔等),将直尺平放在图上,使尺边紧靠图上目标,并对准地面目标,沿直尺向后画一条直线,这二个或三个物体的直线交会于一点,此点即为自己所在的位置,称为地形地物法。
采用后方交会或前方交会法确定自己的位置。在图上找二至三个地面目标,用罗盘测地面目标的方位角,然后通过该目标按测量的方位角用半圆仪画一直线,二个或三个目标的直线交于一点,此点即为自己所在的位置。总之定了方向,找到自己的位置后,图上的物体在实地便能找到。
目的物方位的测量,即测定目的物与测者间的相对位置关系,也就是测定目的物的方位角。测量时放松制动螺丝,使对物觇板指向测物,即使罗盘北端对着目的物,南端靠着自己,进行瞄准,使目的物,对物觇板小孔,盖玻璃上的细丝,对目觇板小孔等连在一直线上,同时使底盘水准器水泡居中,待磁针静止时指北针所指度数即为所测目的物之方位角。
注意为了避免时而读指北针,时而读指南针,产生混淆,应以对物觇板指着所求方向恒读指北针,此时所得读数即所求测物之方位角。
3、岩层产状要素的测量
(1)、岩层走向的测量。即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。
(2)、岩层倾向的测量。即岩层向下最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。岩层倾角是岩层层面与假想水平面间的最大夹角,即真倾角,它是沿着岩层的真倾斜方向测量得到的。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,读出悬锥中尖所指最大读数,即为岩层之真倾角。
5、注意事项
使用罗盘时须远离磁场区防止其进水。
2022-9-9 天气:晴
在第一个地质点的教学中,叶教授强调,之后每个地质实习点的首要实习任务便是定点,即把该实习点在图纸上标出并且编上号,如此才方便进行记录和整理。
接着叶教授还从露头判断出是该地质点地层为以此为二叠纪地层、石炭纪、奥陶纪。所谓露头是指,地下岩体、地层和矿床等露出地表的部分。那些由于地质作用(如地壳变动、风和水流的侵蚀等)而出露地表的,叫做天然露头;那些由于人为的作用(如开山、筑路等)而出露地表的,叫做人工露头。露头越新鲜,就越能清楚地反映地下岩体、地层等的情况。在野外地质观察中,通过露头可以了解岩体的岩石性质;可以测量地层的产状,掌握地壳变动的情况;还可以在露头中寻找化石,从而判断地层的地质年代等。如果发现露头中含有有用矿物,还可以推知地壳深处的矿产种类和蕴藏情况,为开发地下宝藏提供有力的证据呢!
理想的实习路线应规划为,穿越由新到老的地层层序,垂直破坏面,垂直褶皱的轴面,垂直于地层的走向,如此才最省力的观察到更多的内容,但实地场地情况往往比较复杂。
第二个地质点为南山村,村北口的崖壁。地层上看为二叠纪和石炭系上统太原组(C3t);可以用稀盐酸判断岩层矿物类型;相邻层理间的垂直距离为岩层厚度,由此可以看出崖壁有厚层的硅质岩层,且有硅质条带,其下有煤线,以及有很大的工业价值的铝土岩。
铝土岩层往下三层的成因为海陆交汇相,所谓海相沉积是指在海洋环境下,经海洋动力过程产生的一系列沉积,沉积物来源主要为来自陆上的碎屑物、海洋生物的骨骼和残骸。陆相沉积则是指在陆地环境下,地表的岩石经风化、侵蚀、搬运后仍然沉积于陆地上的物质。
沿着陡壁往前,可以看到崖壁上有许多裂缝,这是由于风化作用与地质构造作用形成的,再向前可以明显观察到有因岩层受到张应力作用而形成的破裂面,即张裂隙。由此可联系想道还有岩石受到剪(扭)应力的作用形成的破裂面。即剪裂隙。
2022-9-10 天气:晴
第三个实习地质点,是第二个地质点沿着公路向前200米。叶教授首先详细讲解了断裂构造的两种类型,其一为岩层沿断裂面没有明显的位移,称为裂隙或节理;第二种便是岩层沿破裂面(一个或一组)两侧发生了明显位移或较大错动,称为断层;接着叶教授便着手实地演示用罗盘测量岩石产状,先前已经详细记录相关操作方法及注意事项,故在此不再赘述。
第四个实习地质点,是第三个地质点前方不远的弯道处。此处等高线密集冲沟较陡,叶教授首先讲解了不良地质现象——泥石流的形成。泥石流的形成,必须同时具备:地形、地质和气象水文三个条件。
泥石流总是发生在陡峻的山岳地区,一般是顺着纵坡降较大的狭窄沟谷活动的,可以是干涸的嶂谷、冲沟,也可以是有水流的河谷;每一处泥石流自成一个流域。典型的泥石流流域可划分为形成区;流通区和堆积区三个区段。
泥石流形成区(上游),多为三面环山、一面出口的半圆形宽阔地段。周围山坡陡峻,坡体往往光秃破碎,无植被覆盖。斜坡常被冲沟切割,且有崩塌、滑坡发育。这样的地形条件,有利于汇集周围山坡上的水流和固体物质。
泥石流流通区(中游),流通区是泥石流搬运通过的地段,多为狭窄而深切的峡谷或冲沟,谷壁陡峻而纵坡降较大,且多陡坎和跌水。所以泥石流物质进入本区后具极强的冲刷能力,将沟床和沟壁上的土石冲刷下来携走。流通区纵坡的陡缓、曲直和长短,对泥石流的破坏强度有很大影响。当纵坡陡长而顺直时,泥石流流动畅通,可直泄下游,造成很大危害。反之,则由于易堵塞停积或改道,因而削弱了能量。
泥石流堆积区(下游),堆积区是泥石流物质的停积场所,一般位于山口外或山间盆地边缘。由于地形豁然开阔平坦,泥石流的动能急剧变小,最终停积下来。
泥石流的防治措施
1、泥石流形成区防治措施。是全流域防治的重点地段,一般采用植树造林和护坡草皮,来加强水土保持,并修建坡面排水系统调节地表径流,以防止沟源侵蚀。
2、泥石流流通区防治措施一般修筑拦挡工程。
3、泥石流堆积区防治措施。一般采用排导措施,修建泄洪道和导流堤。
2022-9-11 天气:晴
第五个地质点,是从第四个地质点继续沿着主街道往南走,接近沟口。在此叶教授讲解了有关土的许多知识点。
首先,按照地质成因划分土可以分为风化残积土、重力堆积土、地表灌水沉积土、静水沉积土、海洋沉积土、冰川堆积土、风力堆积土、人工堆积土。而现场所展示的陡壁的土为坡积土,坡积土是指在雨雪水流的洗刷作用下,将山上岩石风化产物顺着斜坡搬运到较平缓的山坡或山麓处形成的沉积物。坡积土有以下特点:
①成分取决于山坡上的的母岩或堆积物类型。
②颗粒大小不一,常见岩块、碎石及细粒土混杂。
③因重力分选,坡脚粒径较粗,而向上逐渐变细,表层疏松而下部较密实,与基岩接触部位常有细粒土沉积。
④有时具有不明显的与斜坡倾斜一致的层理。
⑤多位于斜坡下部或山麓地带,围绕山坡形成裙状地形,称坡积裙
坡积土层因降水淋滤和潜蚀作用,中上部常出现架空结构。而底部却富集细粒土,且含水量高,呈可塑状态,抗剪强度低,构成坡积层的底滑面,容易沿此面发生滑坡,不均匀沉降导致建筑物开裂,是常见的工程地质问题。在条件适合的的地段,还会沿坡积层产生坡面泥石流。因此,工程场地选址中,重要建筑物一般远离巨厚的坡积层地段。若一定要在其上建造房屋,可以通过打桩与地基加固(注浆和强力夯实法)
第六个实习地质点,是从第五个点又往南行约100米的沟壁上。此处主要讲解地层的接触关系以及一种特殊的鸡窝式(山西式)铁矿成因。现场的山西式铁矿所在层位位于两套地形的接触面上,而且是中石炭本溪组的地层与中奥陶峰峰组平行不整合的,其南侧地层是中奥陶上部峰峰组的灰岩。上下地层产状几乎一致,只是中间有下石炭、泥盆、志留、上奥陶的地层的缺失。其中本溪组地层中主要为铝土岩,由于铁质成分较多故成棕红色。此种接触关系说明,中奥陶峰峰组形成后,地壳开始抬升露出水面无法沉积,故有上述地层缺失,当该地区进入中石炭纪时,地壳开始下降,这才接触到本溪组,且原地面起伏不平又富含铁质成分,故在低洼处聚集成矿。
第七个地质点,是沟壁向前的沟顶位置。在这儿叶教授主要讲解了造成中奥陶与中石炭两套地层左右接触,两边界中间部分结构与两侧岩石均不同,且其成分杂乱现象的原因。中奥陶与中石炭两套地层,由于错动形成了上盘下降,下盘上升的高角度正断层,且通过视频可以观察到断层破碎带,这是由于上下岩层错动时,强烈地挤压作用造成地构造角砾岩。总的来看,断层构造破坏了岩体的完整性,加速风化作用和地下水活动,降低了岩石的强度和稳定性,对工程产生不利的影响
工程地质实习报告
一、前言
1.目的与意义
土木工程地质野外实习属认识实习性质,是工程地质教学的重要一环,按照学校的安排我们在本学期初进行了地质野外实习。此次实习的目的在与:巩固和加深在课堂学的理论知识,使理论与实践相结合,提高教学效果;了解岩层产状及其形成过程和发展情况,分析沿途所见的岩石的性质以及该地区的地质发展演变简史;学会野外观察地质现象和分析评价工程地质问题的初步能力。除此之外,通过此次实习,我们还掌握工程地质的基本知识,了解常见的工程地质问题。为学习后续课程、从事专业工作、扩大知识面和进行科学研究打下必要的基础。
2、实习时间
2022年9月5日——2022年9月11日
二、区域地质构造及地层
1.区域地质构造
实习区处于鼓山复背斜的东部,褶曲及断裂构造发育。鼓山复背斜轴部走向近南北,核部由马家沟组一段、二段、三段地层组成,翼部由峰峰组一段、二段、三段地层组成,并发育次一级小型褶曲构造。东翼地层倾向近SE,倾角度12o—35 o ,西翼地层倾向近SW,
倾角8 o~35 o。
实习区断裂构造发育,断层均为高角度正断层。断裂有NW和NE向两组断裂。NW向
构造发育较早,NE向新华夏系构造发育较晚,对前期构造有改造和破坏作用。鼓山东麓断
层呈阶梯状发育,把鼓山东麓煤田切割成地垒和地堑。
2.地层
本区处于中朝准地台I级构造单元,山西断隆II级构造单元,太行拱断束ⅡI级构造单元,武安凹断束Ⅳ级构造单元。本区以断裂构造为主。主断裂方向呈北东向,平面弯曲波状,多属压扭性质,此外,北西向的张性和张扭性断裂也较发育。区域内出露的地层从老至新为:长城系(Ch)、寒武系(∈)、奥陶系(O)、石炭系(C)、二叠系(P)、三叠系(T)及第四系(Q)。
实习区出露地层有奥陶系、石炭系、二叠系和第四系。由老至新分述如下:
(1)、奥陶系下统冶里组(Oly)
由灰白色白云质灰岩、白云岩与深灰色、褐黄色花斑灰岩互层,厚度9.0--12.Om左右。
(2)、奥陶系下统亮甲山组(O1l)
由厚层至中厚层状灰白色(风化后呈暗褐色)白云岩组成,显晶结构,比较坚硬,含有白色燧石结核,呈团块状分布,有的呈条带状分布,可作标志层。本组地层厚度约31-54m。
(3)、奥陶系中统下马家沟组(02X)
a、下马家沟组一段(02X1)
由角砾状灰岩组成。上部为灰色角砾岩,角砾以灰岩为主,白云质灰岩次之,角砾大小不等,一般在0.3~1.Ocm左右,钙质胶结,接近顶部夹有数层致密纯灰岩。下部为灰黄色松散角砾岩,角砾成份以灰岩、白云质灰岩、页岩碎片为主,胶结物为泥质及钙质,易风化,呈碎块状。底部为浅黄、黄灰色板状泥灰岩、黄绿色薄层钙质页岩互层,俗称“贾旺页岩”。本段地层平均地层厚度20.87m。
b、下马家沟组二段(02X2)
上部为深灰色中厚层纯灰岩,夹5-6层薄层岩盐其中含有石膏假晶,假晶大小不等,多呈方形、圆形,有的呈板状和针状,层位稳定,可作为划分上、下马家沟组的分层标志。中部为花斑灰岩;白云质角砾岩互层,花斑为浅黄或浅红色,侵染现象明显,风化后呈蠕虫状或树枝状突出层面,俗称“云雾灰岩”。底部为深灰色薄层板状致密纯灰岩,具水平层理。本段地层平均厚度1l0m。
(4)、奥陶系中统上马家沟组(02S1)
a、上马家沟组一段(02S1)
主要有白云质角砾状灰岩组成,底部为黄绿色钙质页岩与薄层白云质泥灰岩互层,易风化,风化后呈碎块状,厚度5-10m左右。中上部为灰黄及浅红色白云质角砾状灰岩,角砾以白云质灰岩、灰岩为主,角砾大小不一,棱角清晰,胶结物以钙质为主,泥质次之,因风化和角砾被水淋滤,常呈蜂窝状。平均厚度52.1m。
b、上马家沟组三段(O2S2)
顶部为一层深灰色厚层纯灰岩,5-6层燧石层。上部为浅灰色中薄层状纯灰岩,其中夹二层白云质角砾状灰岩,不稳定,常相变为白云质灰岩。中下部为灰色厚层花斑状灰岩与深灰色纯灰岩互层,风化后呈蠕虫状,风化面上普遍存在燧石结核,呈褐黄色突出层面,俗称“瘤状灰岩”。本段地层平均厚度122m。
c、上马家沟组三段(O2S3)
上部为深灰色具水平层理薄层纯灰岩、薄层白云质灰岩、白云质角砾状灰岩,红色条带状花斑灰岩互层。红色条带状花斑灰岩稳定,可做上马家沟组与峰峰组分界标志。中部为中厚层状纯灰岩、白云质角砾状页岩互层,纯灰岩中夹数层燧石。底部为一层灰色角砾状灰岩,角砾大小混杂,棱角清晰,成份单一。本段地层平均厚度78.2m。
(5)、奥陶系中统峰峰组(O2f) ,
a、峰峰组一段(O2f1)
由褐黄色或浅红色角砾状白云岩组成,角砾以白云质灰岩为主,灰岩次之,中部夹1-2层薄层灰岩,距底部10m处夹一层薄层白云质灰岩,易风化,露头常呈黄粉状,可做本段标志层。本段地层平均厚度63.3m。
b、峰峰组二段(O2f2)
底部为深灰色灰岩与角砾状灰岩互层,中上部为深灰色中厚层状纯灰岩与花斑灰岩互层。花斑主要以灰白色为主,灰色、褐黄等色次之, 自下而上花斑由大变小,由褐黄色、灰白色过渡为白色。中上部含燧石结核,零星分布于层面。本段主要特征:含几层暗褐色纯灰岩,用锤击后有腐鸡蛋臭味,在风化面上铁质结核较多。本段地层平均厚度90.2m。
c、峰峰组三段(O2f3)
上部为缟文状灰岩薄层、石灰岩、白云质角砾状灰岩互层。下部为角砾状灰岩与暗褐色结晶似糖粒状白云岩互层。角砾为灰岩、白云质灰岩组成,风化后角砾特别突出(俗称道袍灰岩)容易辨认,可作标志层。本段地层平均厚度21.5m。
(6)、石炭系中统本溪组(C2b)
本组与下伏地层奥陶系峰峰组为平行不整和接触(假整和)。缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系和石炭系下统。本组以浅灰色砂质泥岩和G层铝土为主,上部含煤层1—2层,底部为不稳定的透镜状亦铁矿层,俗称山西式铁矿。本组地层平均厚度25m。
(7)、石炭系上统太原组(C3t)
本组为一套海陆交替相沉积的泥质岩、碳酸盐和碎屑岩。主要由深灰色、灰色粉砂岩、泥岩及灰色中—细粒砂岩呈互层组成,夹5—8层石灰岩薄层,其中野青、伏青、大青三层灰岩较稳定,可作标志层。本组地层含煤层5—10层,主要可采及局部可采煤层有4、6、7、8、9号煤层。本组地层平均厚度约120m。
(8)、二叠系下统山西组(P1S)
本组主要由深灰色粉砂岩、泥岩和浅灰色中~细粒砂岩组成。粉砂岩和泥岩中富含植物化石和菱铁矿结核。本组地层含煤层2—5层,其中2号煤层为山西组稳定可采煤层,厚度2—6m。本组地层平均厚度80m。
(9)、二叠系下统下石盒子组(Plx)
, 由灰绿色、深灰色和带紫花斑状粉砂岩及泥岩组成。顶部为一厚层浅灰色带紫斑泥岩与上石盒子组分界,俗称“桃花泥岩”具鲕状结构,为本组主要标志层。本组地层平均厚度80m。
(10)、二叠系上统上石盒子组(P2s)
上部和下部以灰绿色带紫斑的粉砂岩、泥岩为主,夹薄层浅灰~灰白色中、细粒砂岩。中部以厚层状灰白色中、粗粒砂岩为主,夹灰绿色粉砂岩、泥岩。本组地层平均厚度550m。
(11)、二叠系上统石干峰组(P2sh)
下部由绿灰色、紫灰色中、细粒砂岩与紫色粉砂岩相间交替沉积。中部含2~4层泥晶灰岩(俗称淡水灰岩)为石千峰组重要标志。上部为紫色粉砂岩组成,顶部为紫红色粉砂岩和浅紫色细粒砂岩互层。本组地层平均厚度250m。
(12)、第四系(Q)
由褐色、褐黄色粉土、洪积卵石层组成,厚度约0~30m。
3.实习路线
此观测路线位于峰峰矿区新市区南约1km。本区为丘陵区,地层零星出露于高地和沟谷,因此观测线沿地层露头布置,按地层顺序,由老至新进行观察。观测路线从南山村北开始,至仁义村东止,路线长约4Km。
观测路线上零星出露的地层由老至新有奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组及二叠系上统上石盒子组部分地层。观测路线上出露的岩石有第四纪沉积物、泥质岩、砂岩、铝质岩、石灰岩和煤层。可以看到的构造有节理、崩塌、正断层、平移断层、平行不整合线(假整合线)、角度不整合线等。
三、实习路线(点)的地质现象
1、第一个地质实习点——鼓山南段东路,滏阳东路以北的元宝山景区南门
在此叶洪东教授首先详细向我们讲解了地质罗盘仪的使用。地质罗盘是进行野外地质工作必不可少的一种工具。借助它可以定出方向,观察点的所在位置,测出任何一个观察面的空间位置(如岩层层面、褶皱轴面、断层面、节理面等构造面的空间位置),以及测定火成岩的各种构造要素,矿体的产状等。
地质罗盘用处及使用方法如下:
1、使用前准备:磁偏角的校正
2、地形图的判读和定点
在野外要确定自己在图上的位置,可先将地形图固定在图板上,整平图板,将罗盘靠在平行南北的一边,然后转动图板,使磁针指北方而固定图板,这时图的方向和实地方向一致。在图上找二至三个地面目标(如:独立树、房屋、山头、水塔等),将直尺平放在图上,使尺边紧靠图上目标,并对准地面目标,沿直尺向后画一条直线,这二个或三个物体的直线交会于一点,此点即为自己所在的位置,称为地形地物法。
采用后方交会或前方交会法确定自己的位置。在图上找二至三个地面目标,用罗盘测地面目标的方位角,然后通过该目标按测量的方位角用半圆仪画一直线,二个或三个目标的直线交于一点,此点即为自己所在的位置。总之定了方向,找到自己的位置后,图上的物体在实地便能找到。
目的物方位的测量,即测定目的物与测者间的相对位置关系,也就是测定目的物的方位角。测量时放松制动螺丝,使对物觇板指向测物,即使罗盘北端对着目的物,南端靠着自己,进行瞄准,使目的物,对物觇板小孔,盖玻璃上的细丝,对目觇板小孔等连在一直线上,同时使底盘水准器水泡居中,待磁针静止时指北针所指度数即为所测目的物之方位角。
注意为了避免时而读指北针,时而读指南针,产生混淆,应以对物觇板指着所求方向恒读指北针,此时所得读数即所求测物之方位角。
3、岩层产状要素的测量
(1)、岩层走向的测量。即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。
(2)、岩层倾向的测量。即岩层向下最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。岩层倾角是岩层层面与假想水平面间的最大夹角,即真倾角,它是沿着岩层的真倾斜方向测量得到的。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,读出悬锥中尖所指最大读数,即为岩层之真倾角。
5、注意事项
使用罗盘时须远离磁场区防止其进水。
在第一个地质点的教学中,叶教授强调,之后每个地质实习点的首要实习任务便是定点,即把该实习点在图纸上标出并且编上号,如此才方便进行记录和整理。
接着叶教授还从露头判断出是该地质点地层为以此为二叠纪、石炭纪、奥陶纪地层。所谓露头是指,地下岩体、地层和矿床等露出地表的部分。那些由于地质作用(如地壳变动、风和水流的侵蚀等)而出露地表的,叫做天然露头;那些由于人为的作用(如开山、筑路等)而出露地表的,叫做人工露头。露头越新鲜,就越能清楚地反映地下岩体、地层等的情况。在野外地质观察中,通过露头可以了解岩体的岩石性质;可以测量地层的产状,掌握地壳变动的情况;还可以在露头中寻找化石,从而判断地层的地质年代等。如果发现露头中含有有用矿物,还可以推知地壳深处的矿产种类和蕴藏情况,为开发地下宝藏提供有力的证据呢!
理想的实习路线应规划为,穿越由新到老的地层层序,垂直破坏面,垂直褶皱的轴面,垂直于地层的走向,如此才最省力的观察到更多的内容,但实地场地情况往往比较复杂。
第二个地质点为南山村,村北口的崖壁。地层上看为二叠纪和石炭系上统太原组(C3t);可以用稀盐酸判断岩层矿物类型;相邻层理间的垂直距离为岩层厚度,由此可以看出崖壁有厚层的硅质岩层,且有硅质条带,其下有煤线,以及有很大的工业价值的铝土岩。
铝土岩层往下三层的成因为海陆交汇相,所谓海相沉积是指在海洋环境下,经海洋动力过程产生的一系列沉积,沉积物来源主要为来自陆上的碎屑物、海洋生物的骨骼和残骸。陆相沉积则是指在陆地环境下,地表的岩石经风化、侵蚀、搬运后仍然沉积于陆地上的物质。
沿着陡壁往前,可以看到崖壁上有许多裂缝,这是由于风化作用与地质构造作用形成的,再向前可以明显观察到有因岩层受到张应力作用而形成的破裂面,即张裂隙。由此可联系想道还有岩石受到剪(扭)应力的作用形成的破裂面。即剪裂隙。
第三个实习地质点,是第二个地质点沿着公路向前200米。叶教授首先详细讲解了断裂构造的两种类型,其一为岩层沿断裂面没有明显的位移,称为裂隙或节理;第二种便是岩层沿破裂面(一个或一组)两侧发生了明显位移或较大错动,称为断层;接着叶教授便着手实地演示用罗盘测量岩石产状,先前已经详细记录相关操作方法及注意事项,故在此不再赘述。
第四个实习地质点,是第三个地质点前方不远的弯道处。此处等高线密集冲沟较陡,叶教授首先讲解了不良地质现象——泥石流的形成。泥石流的形成,必须同时具备:地形、地质和气象水文三个条件。
泥石流总是发生在陡峻的山岳地区,一般是顺着纵坡降较大的狭窄沟谷活动的,可以是干涸的嶂谷、冲沟,也可以是有水流的河谷;每一处泥石流自成一个流域。典型的泥石流流域可划分为形成区;流通区和堆积区三个区段。
泥石流形成区(上游),多为三面环山、一面出口的半圆形宽阔地段。周围山坡陡峻,坡体往往光秃破碎,无植被覆盖。斜坡常被冲沟切割,且有崩塌、滑坡发育。这样的地形条件,有利于汇集周围山坡上的水流和固体物质。
泥石流流通区(中游),流通区是泥石流搬运通过的地段,多为狭窄而深切的峡谷或冲沟,谷壁陡峻而纵坡降较大,且多陡坎和跌水。所以泥石流物质进入本区后具极强的冲刷能力,将沟床和沟壁上的土石冲刷下来携走。流通区纵坡的陡缓、曲直和长短,对泥石流的破坏强度有很大影响。当纵坡陡长而顺直时,泥石流流动畅通,可直泄下游,造成很大危害。反之,则由于易堵塞停积或改道,因而削弱了能量。
泥石流堆积区(下游),堆积区是泥石流物质的停积场所,一般位于山口外或山间盆地边缘。由于地形豁然开阔平坦,泥石流的动能急剧变小,最终停积下来。
泥石流的防治措施
1、泥石流形成区防治措施。是全流域防治的重点地段,一般采用植树造林和护坡草皮,来加强水土保持,并修建坡面排水系统调节地表径流,以防止沟源侵蚀。
2、泥石流流通区防治措施一般修筑拦挡工程。
3、泥石流堆积区防治措施。一般采用排导措施,修建泄洪道和导流堤。
第五个地质点,是从第四个地质点继续沿着主街道往南走,接近沟口。在此叶教授讲解了有关土的许多知识点。
首先,按照地质成因划分土可以分为风化残积土、重力堆积土、地表灌水沉积土、静水沉积土、海洋沉积土、冰川堆积土、风力堆积土、人工堆积土。而现场所展示的陡壁的土为坡积土,坡积土是指在雨雪水流的洗刷作用下,将山上岩石风化产物顺着斜坡搬运到较平缓的山坡或山麓处形成的沉积物。坡积土有以下特点:
①成分取决于山坡上的的母岩或堆积物类型。
②颗粒大小不一,常见岩块、碎石及细粒土混杂。
③因重力分选,坡脚粒径较粗,而向上逐渐变细,表层疏松而下部较密实,与基岩接触部位常有细粒土沉积。
④有时具有不明显的与斜坡倾斜一致的层理。
⑤多位于斜坡下部或山麓地带,围绕山坡形成裙状地形,称坡积裙
坡积土层因降水淋滤和潜蚀作用,中上部常出现架空结构。而底部却富集细粒土,且含水量高,呈可塑状态,抗剪强度低,构成坡积层的底滑面,容易沿此面发生滑坡,不均匀沉降导致建筑物开裂,是常见的工程地质问题。在条件适合的的地段,还会沿坡积层产生坡面泥石流。因此,工程场地选址中,重要建筑物一般远离巨厚的坡积层地段。若一定要在其上建造房屋,可以通过打桩与地基加固(注浆和强力夯实法)
第六个实习地质点,是从第五个点又往南行约100米的沟壁上。此处主要讲解地层的接触关系以及一种特殊的鸡窝式(山西式)铁矿成因。现场的山西式铁矿所在层位位于两套地形的接触面上,而且是中石炭本溪组的地层与中奥陶峰峰组平行不整合的,其南侧地层是中奥陶上部峰峰组的灰岩。上下地层产状几乎一致,只是中间有下石炭、泥盆、志留、上奥陶的地层的缺失。其中本溪组地层中主要为铝土岩,由于铁质成分较多故成棕红色。此种接触关系说明,中奥陶峰峰组形成后,地壳开始抬升露出水面无法沉积,故有上述地层缺失,当该地区进入中石炭纪时,地壳开始下降,这才接触到本溪组,且原地面起伏不平又富含铁质成分,故在低洼处聚集成矿。
第七个地质点,是沟壁向前的沟顶位置。在这儿叶教授主要讲解了造成中奥陶与中石炭两套地层左右接触,两边界中间部分结构与两侧岩石均不同,且其成分杂乱现象的原因。中奥陶与中石炭两套地层,由于错动形成了上盘下降,下盘上升的高角度正断层,且通过视频可以观察到断层破碎带,这是由于上下岩层错动时,强烈地挤压作用造成地构造角砾岩。总的来看,断层构造破坏了岩体的完整性,加速风化作用和地下水活动,降低了岩石的强度和稳定性,对工程产生不利的影响
1.网络视频学习
(1)实习第一站——济南市长清区张夏镇境馒头山
Ⅰ.区域地质构造及地层
馒头山约有5.5亿年历史,是国内外寒武纪年代地层和生物地层的标准剖面,是研究我国华北寒武系的起源地,视频中主要观察寒武纪系馒头山组等地层,该地层为华北地区标准地层。寒武系地层层序由新至老如下:
( l)上寒武统
风山组:蓝灰色薄层状石灰岩夹黄、绿色页岩及少量竹叶状石灰岩。后114米、共分8层。长山组:上部为灰白色厚层,薄层石灰岩,夹少量竹叶状石灰岩;下部为绿色页岩夹结核状石灰岩,赫黄色坚硬石灰岩,含海绿色。厚52米,共分8层。固山组:黄绿色页岩夹少量紫色页岩,薄层灰岩,薄层灰岩。厚32米。
(2)中寒武统:
张夏组:灰黑色薄层灰岩,致密块状石灰岩互层,含海绿石。分布广泛。但各地厚度不尽相同,固山虎头黄莫顶剖而厚约170米,共分12层。徐庄组:紫红色页岩与石灰岩互层,底部为具交错层理的缅状石灰岩凸镜体。厚约50米,共分9层。
(3)下寒武统:
馒头组:灰色页岩和石灰岩,泥灰岩,上部有鲜红色易碎页岩和毛庄组分界.
2、位于杭州里东路,岩体边坡地质灾害及治理方法;在洞山村采石场用罗盘仪测量产状;手绘相关地质剖面图
五、结语与建议
1.结语
为期一周的地质实习很快的就结束了,通过这次实习,我不仅加深了对书本上老师所讲内容的认识,更培养了对大自然的热爱,陶冶了情操,提高了对地质科学的热爱和兴趣,而且还在实习的过程中加深了对地质知识的了解,尤其是工程地质学中的基本理论和基本概念的理解,从之前的感性认识升华为如今的理性认识,这种质的飞跃,应该归功于实践的作用。此外,在此次实习中我在老师身上学了不少的东西。体会最深的就是做事要认真、不能懈怠,更不能放弃,爬山时,在老师的激励下,我坚持下来了,所以要铭记:做事要认真,即使不喜欢的,也要努力去做,努力实现自己的人生抱负,让自己造福于人类! 在实习中我还学到了很多的在学校课本上和知识里学不到的东西,这些都是在真正的实践中才能够得到巨大的锻炼的,我也相信我会做好这一切的,正是因为存在这样的问题,我才会将我所有的精力用在学习上,学习中我相信我会继续不断的做好的。通过实习我对自己更有信心了,这一次实习是给我的巨大的人生的财富,相信我会在今后的工作生活中继续做好的!
2.建议
由于疫情原因,此次地质实习几乎都是在网络线上完成的,尽管各位老师已经最大程度保证了实习的内容与质量,但与真正的野外实习相比还是有一定差距,对此学生想仅对网络线上实习教学提一个意见:由网络线上实习,又恰逢同学们皆来自五湖四海,我们可以在实习之余,可以在老师带领下有组织地进行家乡独特地质现象的直播展示。此举不仅能够极大的丰富地质实习的内容,激发学习的积极性,还能让同学们更真切地体悟到我国的幅员辽阔,增加同学们的民族自豪感。