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秦皇岛柳江盆地地质认知实习

归档日期:10-16       文本归类:冲积物      文章编辑:爱尚语录

  的实践教学环节。其目的在于通过秦皇岛石门寨地区地质认识实习,全面认识工程地质条件,学习和掌握工程地质工作的研究思路和方法,为今后的专业学习和工作打下坚实的基础。

  地质认识实习是工程地质与水文地质的基础。工程地质测绘是工程勘察的基本工作方法,主要任务是为了研究拟建场地的地层、岩性、构造、地貌、水文地质条件及不良物理地质现象,对工程地质条件给予初步评价,为工程场址选择及勘察方案的布置提供依据。

  秦皇岛位于河北省东北部,地理坐标为东经119°30~119°50,北纬39°50~40°10,包括三区四县:三区为海港区、北戴河区和山海关区;四县为昌黎县、抚宁县、卢龙县和青龙县,总面积为7812src=市区长50km,宽6km是一狭长带状海滨城市。北依燕山,南临渤海,东越长城与辽宁省绥中县毗邻,地势北高南低,北部为燕山山脉东段,南部为华北平原北端的滨海冲击平原。

  实习的重点地区——石门寨地区(习惯上称为柳江盆地位)于秦皇岛市约28km处,秦皇岛、山海关及北戴河三区呈北东——南西向分布于渤海海滨,是地质认识实习的辅助工作区。

  秦皇岛地处华北通向东北的咽喉要冲,是连接东北与华北的交通枢纽。陆、海、空交通都极为方便。京哈、京秦、大秦铁路横贯东西;其港口是我国北方最重要的不冻天然良港,是我国最大的能源输出港,由秦皇岛码头乘轮船,可直接抵达烟台、青岛、大连和上海等地;有通往国内外的航线,山海关机场与全国主要城市通航;高速公路、102国道、205国道等各级各类公路更是四通八达,乡、镇之间均可直通汽车。

  鸟瞰秦皇岛地区,表现为北高南低,西高东低,总趋势为西北高,东南低。总体上属于丘陵区。但其北部和西北部的局部为低山区,临海地带长约50公里,发育有狭窄的向海斜平原和台地。

  柳江盆地地处燕山山脉东段,为南北延伸的低山丘陵区。北、东、南三面为燕山期花岗岩(r5)形成的陡峻山岭所包围,东南面多为丘陵。最高峰为西北部的老君顶,海拔493.7米,最低处为东南部石河河谷内的南刁部落村,海拔70米左右。盆地中西部火山岩分布区山高坡陡,多在海拔400米以上,东部山丘的海拔高度一般为160—300米。总的地貌特征与全区相同,亦表现为西北高,东南低。

  盆地内的主要水系为大石河,即延此方向纵贯盆地,出盆地后于山海关右侧注入渤海,境内的主要河流有石河、汤河、代河和洋河等,均系入海河流,为临海小型水系,都是明显的季节性河流。它们大都发源于北部的低山丘陵和台地去,其流向均为由北向南、由西北向东南流入渤海。河流的补源主要以降水为绝对优势,约占全年80%左右,皆为流量小,含沙量高的季节性河流。

  在岩石圈中岩石种类繁多,按成因可分为三大类,即岩浆岩、变质岩和沉积岩。这三大类岩石在本区内均有不同程度的出露,野外识别和描述三大类是地质实习的基本任务之一,也是认识各种地质现象的基础。

  沉积岩是在地表的温度、压力下,在水、大气、生物、生物化学及重力作用下由风化的碎屑物和溶解的物质经过搬运作用、沉积作用和沉积后的成岩作用而形成的岩石。本区主要可见陆源碎屑岩和碳酸盐两大类。

  陆源碎屑岩是母岩机械破碎的产物经机械搬运、沉积和成岩作用所形成的由碎屑颗粒和填隙物所组成的岩石。据粒度大小可分为砾岩、砂岩、粉砂岩和粘土岩四类

  地层中常见的砾岩有两种:一是底砾岩,位于某个地层组合底部的侵蚀面上,代表长期沉积间断以后,一个新的沉积时期开始的产物,故在不整合面或假整合面上时有所见。第二种砾岩是层间砾岩,它的产生大多数是由于沉积过程中局部的环境发生变化,比如水流的冲刷、波浪的冲击、暂时的干涸、岸坡的滑动、地壳的微弱升降等均可导致层间砾岩的形成。

  由石英颗粒(沙子)形成,结构稳定,通常呈淡褐色或红色。砂岩是一种沉积岩,是由石粒经过水冲蚀沉淀于河床上,经千百年的堆积变得坚固而成。砂岩主要产于柳江向斜翼部的新元古代地层中,实习区主要见于鸡冠山顶部。

  粉砂岩的碎屑组分一般比较简单,以石的白云母。除英为主,长石和岩屑少见,有时含较多粉砂以外其它由砂、粘土或化学沉淀物组成。粉砂岩因形成环境不同,成分和颜色也不同。粉砂岩在本区各时代地层中均有分布,且比较发育。如本溪组钙质粉砂岩、太原组深灰色粉砂岩、下石盒子组组灰色粉砂岩、石千峰组紫红色粉砂岩、徐庄组黄绿色粉砂岩、北票组深灰色粉砂岩和长龙山组浅绿色粉砂岩等。

  本区粘土岩类型较多不同沉积环境下形成的粘土岩,在成分、颜色上也有不同。根据页理的有无可分为泥岩和页岩。寒武系和青白口系主要是紫红色泥岩和页岩;石炭系和二叠系主要是黑灰色泥岩、页岩和铝土质岩;长龙山组,景儿峪组页岩呈暗紫色,属潮上带产物;徐庄张夏组页岩呈黄绿色,属潮下带或潮间带产物。

  碳酸盐岩沉积形成的碳酸盐矿物组成的岩石的总称。主要为石灰岩和白云岩两类。实习区灰岩可见砾屑灰岩、豹皮灰岩、泥质条带灰岩、泥纹层灰岩、含燧石结核燧石条带白云质灰岩、含生物碎屑灰岩等。以方解石为主要成分的碳酸盐岩。有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物,有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色,硬度一般不大。石灰岩在实习区北部十分普遍,主要分布在柳江盆地寒武系、奥陶系地层中

  岩浆岩是由地壳内部上升的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的,又称火成岩。岩浆主要来源于地幔上部的软流层,按其活动又分为喷出岩和侵入岩。未达到地表的岩浆冷凝而成的岩石叫侵入岩。深成侵入岩颗粒较粗。浅成侵入岩颗粒细小或大小不均。喷出岩是在岩浆喷出地表的条件下形成,温度低,冷却快,常成玻璃质、半晶质或隐晶质结构,具有气孔、流纹等构造等。岩浆岩常见的如在地壳中分布很广的中粗粒结构的侵入岩——花岗岩,气孔构造发育,黑色致密的玄武岩,流纹构造显著的酸性喷出岩——流纹岩等。岩浆岩分类表(表3-5)如下:

  本区深成侵入岩分布在柳江向斜西侧和东南角。可观察地区主要为燕塞湖区。燕塞湖区为肉红色斑状花岗岩,似斑状结构,块状构造,全晶质。含有正长石、斜长石、石英、黑云母和角闪石等,其中正长石约占60%,斜长石约占10%,石英约占15%,角闪石和黑云母等暗色矿物约占15%。该岩石斑晶为正长石和斜长石,以正长石为主,粒径约为1,基质为石英、云母和角闪石等。岩石中亦可见黑色析离体,约4,由暗色矿物集中析出所致。可见明显的冷凝边与烘烤边。期间可见后期侵入正长斑岩脉体。

  本区浅成侵入岩规模不大,主要呈岩床、岩墙产出,岩性从基性到酸性均有。现择主要岩体描述如下。

  辉绿岩多成岩墙、岩床、岩脉分布在潮水峪、亮甲山、鸡冠山等地,侵入于前中生代沉积岩或变质岩中。辉绿岩呈灰绿色,斑状结构,基质为细粒或灰绿结构-隐晶结构,个别具球粒结构、气孔构造。

  成岩墙、岩床或岩脉产出,见于亮甲山、潮水峪等地。岩石呈灰绿色,斑状结构,斑晶为辉石,多绿帘石化。基质为隐晶质。在亮甲山地区可见辉绿岩岩床(图3-6)。

  闪长玢岩呈岩株、岩脉产出,在东部落、潮水峪可见闪长玢岩脉侵入于灰岩内。潮水峪区可见两期岩脉被断层切割。第一期岩脉厚约1m,结晶程度较好,粒度较大。第二期粒度相对较小。第一期岩脉先侵入,被第一期断层切割错开,断距约2m,后第二期岩脉侵入,被第二期断层反方向错开,形成目前岩浆岩岩脉与断层的交切关系。

  该类岩体主要呈岩株、岩脉产出,在张岩子村、石门寨、潮水峪、燕塞湖等地均可见。燕塞湖区为灰黑色正长斑岩,斑状结构,斑晶为正长石,粒径为1,约占30%,基质为隐晶石英玻璃质,灰黑色,约占70%。围岩为斑状花岗岩,可见明显的烘烤边和冷凝边。

  本区可见安山岩的地区主要有板厂峪、义院口两地。峪见灰白色安山岩呈柱状正交节理状态产出,可见石英、长石斑晶,主要为斜长石,结晶程度好,粒径约1,含铁质成分,具有少量气孔构造。义院口见灰绿色安山岩,具有斑状结构、块状构造,斑晶为斜长石,基质为隐晶质,气孔杏仁较少。

  火山集块岩主要可见于义院口地区。具集块结构,集块占50%左右,由火山弹和熔岩碎块堆积而成。多分布于火山通道附近。集块大小不一,最大15。集块成分主要为灰紫色和灰绿色的凝灰岩,基质是灰绿色安山岩

  变质岩是由变质作用形成的。变质岩是指受到地球内部力量(温度、压力、应力的变化、化学成分等)改造而成的新型岩石。固态的岩石在地球内部的压力和温度作用下,发生物质成分的迁移和重结晶,形成新的矿物组合。变质岩由浅到深的构造分布为板状,千枚状,片状,片麻状,块状。本区的变质方式有接触变质作用,区域变质作用、区域混合岩化作用和动力变质作用。

  接触变质作用又称热力接触变质作用,是由于岩浆的活动散发出的热量和析出的气态或液态溶液引起的变质作用。主要发生在岩浆体周围接触带的围岩中。

  区域变质作用是在大面积内发生的变质作用的统称。它是由区域性的构造运动和岩浆活动引起的一种大面积的区域变质作用造成的,变质岩的范围往往达数百或数千平方公里。它们的主要特征是呈面型分布,出露面积从几百至几千平方千米,影响范围可达几千至几万平方千米,形成深度可达20千米以上。本区见到的区域变质岩均以混合岩内的残留体出现,但具老基底变质岩特点。主要分布在鸡冠山一带。

  区域性混合岩化作用是在区域性变质作用的后期形成的一种介于变质岩和岩浆岩之间的岩石。张岩子村出露的花岗片麻岩为混合岩体,是绥中花岗岩的一部分。该岩石主要成分为石英、钾长石,含有少量的角闪石和黑云母,具有一定定向排列。

  动力变质作用是在构造运动所产生的定向压力作用下,岩石所发生的变质作用。其变质因素以机械能及其转变的热能为主,常沿断裂带呈条带分布,形成断层角砾岩、碎裂岩、糜棱岩等,而这些岩石又是判断断裂带的重要标志。由动力变质作用所形成,如压碎角砾岩、碎裂岩、碎斑岩。断层角砾岩又称压碎角砾岩、构造角砾岩。是岩石因构造作用发生破碎所形成的角砾状岩石,角砾大小不等,具棱角,岩性与断层两侧岩石相同,并被成分相同的微细碎屑及后生作用水溶液中的物质所胶结。

  冲积物:河流沉积作用形成的堆积物,叫做冲积物,它是组成冲积平原的堆积物。冲积物具有良好的分选性,随着搬运能力的减弱,总是粗的、比重大的先沉积,细的、比重小的后沉积。因此,在河谷内随着水流的变化,冲积物呈有规律的分布。如在河流的纵向分布上,冲积物粒径从上游到下游逐渐减小。沿河流横向分布,冲积物粒径从河床中部到岸边逐渐变细。冲积物的颗粒具有良好的磨圆度,一般都有比较清晰的层理。河流沉积物的特点,随着在河流的不同地段而不同,并且表现在不同的地貌形态上。如河床沉积、河漫滩沉积和河口区沉积等。

  由洪水堆积的物质,简称洪积物,它是组成洪积扇的堆积物。洪积物是山区溪沟间歇性洪水挟带的碎屑物质,一般堆积在山前沟口。属快速流水搬运,因此一般颗粒较粗,除砂、砾外,还有巨大的块石,分选性也差,大小混杂。因为洪流搬运距离不长,碎屑滚圆度不好,多呈次棱角状。层理面不清,斜层理和交错层理发育

  指地表岩石风化后残留在原地的堆积物。根据风化作用方式和风化作用强度的不同,残积物可分为机械风化残积物和化学风化残积物两类。前者主要由母岩机械破碎的岩屑或矿物碎屑组成;后者主要由化学风化形成。后者除了母岩机械破碎的岩屑或矿物碎屑外,主要为母岩化学分解后形成的一些新生矿物,如各种粘土矿物(水云母、胶岭石、高岭石等)、及硅、铝、铁、锰等的含水氧化物矿物(如蛋白石、水铝石、褐铁矿、水锰矿等)。

  柳江向斜为一个近南北向不对称的短轴向斜,其大地构造属华北地台燕山沉降带东段,山海关隆起南缘。山海关隆起的范围包括遵化以东,锦州以西,山海关以北的三角地带。根据构造形态特征,该向斜可分为东翼区,西翼区,北部义院口区及西南部上平山区。以向斜南部的韩家岭至北端的板厂峪一线向斜分为东,西两部分,东部为东翼区,其他三个区位于西部。

  节理:岩石中的裂隙,其两侧岩石没有明显的位移。地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造。通常,受风化作用后易于识别,在石灰岩地区,节理和水溶作用形成喀斯特。岩石中的裂隙,是没有明显位移的断裂。节理是地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造。按成因节理可分为:原生节理,成岩过程中形成,如沉积岩中因缩水而造成的泥裂或火成岩冷却收缩而成的柱状节理;构造节理,由构造变形而成;非构造节理,由外动力作用形成的,如风化作用、山崩或地滑等引起的节理,常局限于地表浅处。

  在板厂峪观察到有的岩层是直立的,但是这些直立的岩层不是由于构造运动形成的,是在成岩过程中形成的原生节理,这样形成的岩石非常整齐,看起来就像一个一个立柱一样。

  断层:岩层或岩体在受力发生断裂变形时,断裂两侧岩块沿破裂面发生显著位移的断裂构造。在地貌上,大的断层常常形成裂谷和陡崖,如著名的东非大裂谷、中国华山北坡大断崖。断层一侧上升的岩块,常成为快状山地或高地,如中国的华山、庐山、泰山;另一侧相对下沉的岩块,则常形成谷地或低地,如中国的渭河平原、汾河谷地。在断层构造带,由于岩石破碎,易受风化侵蚀,常发育成沟谷、河流。断层:岩层或岩体在受力发生断裂变形时,断裂两侧岩块沿破裂面发生显著位移的断裂构造。在地貌上,大的断层常常形成裂谷和陡崖,如著名的东非大裂谷、中国华山北坡大断崖。断层一侧上升的岩块,常成为快状山地或高地,如中国的华山、庐山、泰山;另一侧相对下沉的岩块,则常形成谷地或低地,如中国的渭河平原、汾河谷地。在断层构造带,由于岩石破碎,易受风化侵蚀,常发育成沟谷、河流。

  本次实习区主要断层是:鸡冠山——汤河地堑。位于鸡冠山——上平山之间的汤河河谷中,由几条近南北向的正断层组合而成。断层面倾角大,河谷东侧断层面向西倾,西侧断层西向东倾,汤河河谷就是沿地堑构造中心部位发育的。

  柳江向斜轴向近南北,轴面近于直立,略微西倾,由于中生界于古生界角度不整合接触,向斜轴面有迁移迹象,可能是由于构造叠加造成。东翼区地层出露宽,总体近于单斜,地层倾角10~25之间,平缓而稳定,构造简单。西翼出露面积狭窄,宽度仅为东翼区的1/3,次级褶皱发育,倾角较大,受后期岩体侵入的挤压影响,局部直立倒转,在秋子峪等地可看到次级褶皱。

  风化是由于温度、大气、水溶液及生物等因素的作用使矿物和岩石发生物理破碎崩解、化学分解和生物分解等复杂过程的综合。风化作用遍及整个地球的表面,但主要在大陆表面进行。

  风化作用分为物理风化和化学风化。由于温度作用或机械作用引起岩石发生崩解、破坏,但又不改变其化学成分的风化过程称为物理风化。由于氧、水溶液对矿物、岩石的破坏作用,使矿物岩石破碎分解而且化学成分发生改变的过程。

  风化壳是指地表或近地表基岩经过长期风化后,残留于原地的薄壳状松散堆积物。风化壳是物理、化学和生物风化作用的综合产物,其分布、厚度和性质受基岩成分、结构、构造、裂隙、气候、植被、水文和地形等因素的影响。由于风化作用的强度由地表向下逐渐减弱和影响风化壳发育因素具有水平分带性,因此风化壳具有垂直和水平分带的特征。

  在垂直方向上,发育和保存完好的风化壳通常自上而下可分为土壤层、残积层和半风化层。

  河流的侵蚀是沿可溶性岩石的节理、裂隙进行溶蚀和冲蚀所形成的沟槽间突起与沟槽形态,是河流侵蚀山坡上和盆地里常见的一种凹凸不平的地形。水的溶蚀和冲蚀,以及植物的作用,使岩石层面和节理处开始形成微小的沟槽,以及加深扩大的沟、小盆、斗和不规则坑等,统称为溶痕。溶痕加深成为沟槽形态,称溶沟;沟槽间的突起称石芽。溶沟宽十余厘米至2米,深由数厘米至3米,长度不超过深度5倍者为溶沟,大于5倍者为溶槽,其底部往往被土及碎石所充填。被溶沟分割残存的、高度不超过3米的石芽,常分布在斜坡上。当石芽全被溶蚀残余堆积物──红土所掩埋,则称为埋藏石芽。石灰岩发育良好。

  河流阶地是地壳的升降运动及稳定状态交替出现的产物,一般表现为下蚀作用和侧蚀作用交替进行。大石河在傍水崖至蟠桃峪一段,主要以侧蚀作用为主,平面上河流为曲流河形态,河流主流线偏向凹岸,水流速度较快,发生侧向的侵蚀作用,而在凹岸形成深水区,河岸往往形成陡崖,陡崖由基岩组成。

  崩塌是指陡峻山坡上岩块、土体在重力作用下,发生突然的急剧的倾落运动。多发生在大于60°~70°的斜坡上。崩塌的物质,称为崩塌体。崩塌体为土质者,称为土崩;崩塌体为岩质者,称为岩崩;大规模的岩崩,称为山崩。崩塌可以发生在任何地带,山崩限于高山峡谷区内。崩塌体与坡体的分离界面称为崩塌面,崩塌面往往就是倾角很大的界面,如节理、片理、劈理、层面、破碎带等。崩塌体的运动方式为倾倒、崩落。崩塌体碎块在运动过程中滚动或跳跃,最后在坡脚处形成堆积地貌——崩塌倒石锥。崩塌倒石锥结构松散、杂乱、无层理、多孔隙;由于崩塌所产生的气浪作用,使细小颗粒的运动距离更远一些,因而在水平方向上有一定的分选性。

  滑坡是指斜坡上的土体或者岩体,受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响,在重力作用下,沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。

  这次野外实习绝对是一次精神与意志的较量。炎热的天气,慢慢的路途,如果意志不坚定,没有吃苦耐劳的精神,这次实习是很难从头到尾彻彻底底坚持下来的。也可以说,能够顺利完成这次实习的人都是一个精神顽强,意志坚定者。特别是在板厂峪那天,山路的艰险,丛林的繁茂,有时在悬崖峭壁上,前面甚至没有路,大家都没有被吓倒,都脚踏实地地走出来了。一线天给我们的不是惊吓,而是刺激。手被刺破了,滑倒了,从没有一个人因此后退。这其中的苦辣只有真正的地质和工程工作者才能感受的……

  本次实习拉近了同学们与老师们之间的感情,使彼此很愉快得相处。很少有这样的机会,大家在一块儿轻松愉快的生活。最后特别感谢这次给我们带队的彭老师,梁老师,孙老师和郭老师,即使再热再远,都陪我们走过来!无容置疑,这次实习给我大学生活又留下美好的一页回忆。

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