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河北工业大学工程地质实习报告


河北工业大学土木工程学院

工程地质实习报告

班 姓 学

级: 名: 号:

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指导教师: 指导教师: 成 绩:

2011 年 5 月 27 日

土木工程地质实习报告
第一部分 野外实习
一、实习目的及任务: 通过简短的野外地质实习,巩固和加深《工程地质学》中理论知识,使 理论与实践相结合;了解岩层产状及其形成过程和发展情况,分析沿途所 见的岩石的基本性质以及该地区的地质、地层发展演变简史;增加感性认 识。扩大视野,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。培养我们吃苦耐劳、艰苦努力、遵守纪律、团结协作等优良品质和增强集 体观念。掌握野外的操作技能和编写实习报告的能力,总结此次实习与我们所学 专业的相关联系。 二、实习时间:2011 年 5 月 24 日星期二 三、实习地点:天津蓟县国家地质公园 四、实习地区概况: 天津蓟县国家地质公园位于蓟北山区, 居京津唐三市腹心地带, 素有京、 津、 唐“金三角”之称。地质公园核心带面积 9 平方公里,南北长 24 公里,东西平 均宽约 350 米。地质公园主要地质遗迹为中上元古界地层剖面和古生物化石。而 我们今天去的就是其中的两个景区:中上元古界国家地质公园、府君山典型地质 构造景区。 人类赖以生存的地球,大约已历经了 46 亿年的历史。而人类的历史,仅仅 150 万年 左右。地 质学家 在探 索地球奥 秘的进 程中 , 为了研究 的便利 ,根 据地质发 展史及 重大 的 构造变动 情况, 把地 球从形成 至今, 划分 为 五个阶段(时期),即 太古代、元古代、 古 生 代、中生 代、新 生代 ;由于从 古生代 开始 出 现了宏观 动物化 石, 故古生代 及其以 后的 地 质时期又称作“显生宙” ,显生宙之前则称为 “隐生宙” 。在每个“代”期间,又划为若干 个”纪” “纪”之内又划分为若干个“世” ; 。 这便是地质时段的“纪年” 。与此地质“纪年” 相对应的 是,每 段时 期形成的 岩石, 分别 称 其为宇、 界、系 、统 、组。蓟 县剖面 形成 于 今前 18~8 亿年间,在地质时期上属元古代,这一时期形成的岩石相应地 称为元古界。元古界的地层岩石,从老而新又分为上元古界、中元古界和 下元古界;蓟县剖面的地层属上元古界和中元古界范畴,故有“中、上元 古界”之称。中上元古界地层剖面代表的地质历史时限长达 10 亿年(距今 18- 8 亿年),并以其岩层齐全、出露连续、保存完好、构造简单、顶底界限清楚、 变质极浅而得天独厚。从常州村至府君山距离仅在 24 公里内,代表了 18 亿年至 8 亿年长达 10 亿年的地质历史中连续沉积的一个完整的海陆变迁过程。古生物 化石丰富,其中发现了宏观多细胞生物化石,使多细胞生物出现的年代从国际公 认的 9 亿年提前到 17 亿年。另外,尚有一些世界上最古老的地质现象,如形成 于距今 12-13 亿年间的沉积海泡石矿床和铁岭组内发现的世界上最古老的喷气

孔构造。 天津蓟县国家地质公园府君山地 质构造遗迹景区, 出露地层为蓟县系雾 迷山组燧石条带状白云岩, 青白口系长 龙山组紫红色灰绿色砂质页岩, 景儿峪 组蛋青色中薄层状泥质白云岩、灰岩, 下寒武统昌平组微角度不整合覆盖于 景儿峪组之上,中间存在古风化壳,由 紫红色、灰白色含角砾的砂质泥岩、页 岩组成。 这次地壳运动缺失 2.4 亿年地 层,被我国著名地质学家孙云铸命名为蓟县运动,其上部灰岩命名为府君 山组(府君山组在全国岩石清理时改名为昌平组), 从此“蓟县运动”、 “府 君山组”蛮声国内外地质学界。景区构造十分复杂,主要断层为蓟县逆掩 断层,断层面舒缓波状,将雾迷山组(12 亿年)推覆至府君山组(5.6 亿 年)地层之上,形成飞来峰和构造窗。在府君山景区山顶和部分山坡凸出 的地方均是雾迷山组条带状白云岩,周围被断层所圈闭,这是府君山组地 质构造的最大特点。 五、地质实习内容: 5 月 24 日早上 6:30,我们四个班在老师的带领下从学校出发,经过 3 个小 时的车程来到了中上元古界国家地质公园。 首先,我们看到的是高于庄组地层,其主要岩石为页岩和白云岩,还认识了 瘤状结构、岩层产状、锰方硼石矿等。 高于庄组地层: 属中元古代长城系顶部, 高于庄组地层 高于庄组原称“高于庄灰岩”, 分布于中国冀北一带,最初命名地点在天津蓟县高于庄,故名。浅海相碳 酸盐沉积。主要为灰色、黑色白云岩,含燧石团块或条带,底部燧石条带 尤多,且呈网状。本组特点:下部含叠层石丰富,中部普遍含锰较高,上 部含各种形状的结核,顶部多含钙质和沥青质。厚 405—1963 米。重要的 叠层石分子有:锥叠层石及微古生物雾迷山粗面球形藻。在冀北一带,下 部常夹有含锰页岩(菱锰矿) 。 瘤状结构:岩层中出现如瘤的圆块、 瘤状结构 半球形、糖饼状形态的透镜状岩石,其物 质成分于上下岩层略有区分。以含沥青 质、泥质为主的白云岩,是由于沉积时水 动力和静压力等因素改变而成。在高于庄 组中出现较多。 岩层的产状 的产状。走向:北偏东 70 度, 岩层的产状 倾向:北偏东 160 度,倾角:60 度。 岩层倾斜原因: 除了某些原始倾斜岩 层以外, 绝大多数岩层都是由于构造 运动是原来的水平岩层发生倾斜。 若 岩层坡顺着路倾斜就会发生滑坡, 造 成不安定因素。 锰方硼石矿:1971 年,我国在 锰方硼石矿 此地首次发现该稀有矿物, 且形成了

世界上独一无二的大型矿床,属浅海相沉积锰硼矿。锰方硼矿在电子工业和原子 能工业上都具有重要的应用价值。 之后,我们经过了高于庄组 官地亚组与桑树庵亚组分界 处,认识了块茎状高于庄层叠 石、藻席和藻屑。 高于庄组官地亚组与桑树 庵亚组分界处:高于庄组中顶 部为深灰色含锰燧石条带状白 云岩夹含锰白云质粉质页岩。 桑树庵亚组底部为深灰色含锰 粉砂页岩和薄层粉砂质页岩。 两地层接触为平行不整合接 触。 块茎状高于庄层叠石:叠层石是前 块茎状高于庄层叠石 寒武纪未变质的碳酸盐沉积中最常见的 一种“准化石” ,是原核生物所建造的有 机沉积结构。由于蓝藻等低等微生物的生 命活动所引起的周期性矿物沉淀、沉积物 的捕获和胶结作用,从而形成了叠层状的 生物沉积构造。因纵剖面呈向上凸起的弧 形或锥形叠层状。由块茎体或少数粗短的 次圆柱体(柱体形态主要受基本层形态的 控制,同时受环境影响。根据柱体自上而 下直径的变化,柱体形态可以分为两种基 本类型。由块茎状或少数粗短的次圆柱 体组成, 柱体间通常为碎屑白云岩所充 填。基本层层平缓到凸起较高的穹形, 带状,地质年龄约为 15 亿年。 藻席和藻屑:在碳酸盐岩地层中常 藻席和藻屑 见到能反映有机生物的的藻架 结构或藻席结构。它们通常由 亮、暗纹层交叠布置而成,如果 早期(准同生)被硅化,有时还 可以保存藻丝体化石。通常形成 纹层状碳酸盐岩,有时则形成典 型叠层石,在形成过程中若藻架 结构的沉积物若遭冲刷二再次 沉积则会形成藻屑构造。 然后, 我们又看到了另一个地 层界限,那就是大红峪组和高于 庄组分界。 大红峪组和高于庄组分界:此两组地层在此处属于平行不整合的接触 大红峪组和高于庄组分界 关系。高于庄组底部为一层石英状砂岩,层面有波痕,砂岩之下为大红峪

组,含锥层燧石白云岩,其锥顶处切,表示受到了侵蚀的作用,即代表了 一次沉积间断,地质年龄约为 16 亿年。 红裕组地层 地层:大红峪组以发育碎屑岩为特色。主要由石英岩状砂岩、长石 大 红裕组地层 石英砂岩和白云岩组成,中部为富钾粗面岩、火山碎屑岩。自下而上可分二段, 一段为灰白色石英岩状砂岩和长石石英砂岩,夹翠绿色富钾页岩,上部为富钾粗 面岩—粗玄岩的熔岩和火山碎屑岩;二段为含燧石白云岩。底部以紫红色页岩夹 砂岩为标志与下伏团山子组整合接触; 顶界则以遭受侵蚀的锥叠层石白云岩顶面 为界。石英岩状砂岩具交错层理和波痕,白云岩含叠层石和燧石条带。 在大红裕组中我们认识并学习了波痕、气孔结构和杏仁结构、火山角砺岩、 断层等。 波痕:是典型 的沉 积 构造 之一 。非 粘 波痕 性的物质(陆源砂、碳酸盐砂)在波浪、 水流或风的作用于沉积物表面形成的波 状起伏的痕迹。一个波痕由一个波脊和一 个波谷组成,同一种波痕一般成组出现。 通常按波痕形成的动力将波痕分为水流 波痕、 波浪波痕、 干涉波痕和风成波痕等; 然后再根据其大小,形态或对称性作进一 步的划分。出现于岩层的顶面.并可在上 覆岩层的底面上留下印痕.因此可以利用波 痕来决定岩层的顶面和底面。此处波痕石地 质年龄 16 亿年。 气孔构造和杏仁构造:岩浆岩构造,是岩 气孔构造和杏仁构造 浆岩的岩浆岩喷出时,压力降低,气体挥发析 出,聚集成气泡开向表面浮动,同时又随岩浆 浮动。当岩浆凝固时,气泡的孔壁固化,内部 的气体或散失或凝为液体大部分流失,只保留 空洞,即为气孔构造。杏仁构造往往为喷出岩 所具有。与气孔构造有发生上的关系。具有 气孔构造的岩石,其气孔以后被矿物质(如 方解石、石英、玉髓等)所充填形成的一种 形似杏仁状的构造。杏仁构造与气孔构造多 分布于熔岩的表层,因此可根据多层的此类构 造判断火山喷发的次数, 断和恢复当时岩浆的流 动。 角砾岩:火山爆发时,随着深部岩浆的 火 山角砾岩 喷出,由于通道附近围岩的加入,加上喷发强度 及诸多因素,可形成火山熔岩、火山角砾岩、火 山凝灰岩等。大红峪组的火上角砾岩十分发育, 分布广泛,角砺成分由白云岩、玄武岩、碎石等 组成。角砺大者称为角砺集块岩。

断层:岩体在构造应力作用下发生破 断层 裂,沿破裂面两侧的岩体发生显著的位移 或失去连续性和完整性而形成的一种构造 形迹。断层几乎在地壳上处处都有,特别 是在山脉强烈变形的岩石中。此处两层坚 硬的石英砂岩沿着沟被错开,它位于断层 面上盘。断层会出现很多危害,断层快速 活动形成地震。地震灾害主要表现为地表 破裂、崩塌、滑坡、砂土液化等。如 2001 年昆仑山口西 8.1 级地震切割地表 400 多公里,沿山脊、水系位错,鼓包、裂缝 纵横, 造成输油管线破裂、 通讯光缆中断, 正在施工的青藏铁路也遭受严重破坏; 2003 年新疆巴楚—伽师 6.8 级地震,砂土液化造成学校操场积水成溏,大面积 农田淹没。断层缓慢活动造成地表变形。最典型的断层缓慢活动(断层蠕滑)的 例子是美国西部的圣安德烈斯断层。而在我国,断层缓慢活动造成地表变形现象 中最常见的为地裂缝。虽然地裂缝的成因复杂,但其与构造的相关性不可忽视。 最后,我们看到的地层界限是大红峪组与团山子组。 大红峪组与团山子组分界: 组与团山子组分界 大红峪组与团山子组分界 此两组的接 触关系为整合过渡关系, 以大红峪组底部厚 度较大的石英岩状砂岩为界线, 其下为团山 子组的顶部夹薄层砂岩的含粉砂白云岩。 团山子组地层 地层:团山子组以含铁白云 团山子组 地层 岩、粉砂质微晶白云岩为主,其次为灰黄色 砂岩和少量绿色粉砂质页岩。 可分三段:一 段以 深灰 色 铁白 云岩 及粉 砂质 菱 铁矿 白 云岩 为主 ; 二段 上部 为深 灰色 中 —巨 厚 层白云岩、含砂微晶白云岩,时见交错层、波痕,下部为灰黄色钙质细砂岩 或粉砂岩和深灰色泥砂质白云岩薄层互层,钙质粉砂岩底面常见冲刷模, 有时见泥裂和岩盐假晶;三段紫色板层状砂质微晶白云岩,夹灰黄色砂岩 和绿色粉砂质页岩,层面可见干裂、波痕和岩盐假晶。总厚 479m。与下伏 串岭沟组呈整合接触。 在团山子地层中我们看到了泥裂、格鲁纳叠层石等。 泥裂:当未固结的沉积物露出水平面时,会受到暴晒而干涸、收缩和裂开, 泥裂 这时所形成的裂缝为泥裂。泥裂的裂片为多角形,裂缝上宽下窄,大致与层面垂 直,其中常重填有上覆沉积物的成分。泥裂多见于湖或海洋的滨岸地带或者河漫 滩沉积环境中。裂隙被上覆层的砂质、粉砂质充填。 格鲁纳叠层石:为一种层柱状叠层石,其柱状部分多由硅泥质组成。常彼此 格鲁纳叠层石 间密集共生,柱体横断面为次圆形到椭圆形。基本层呈薄而干缓的穹形,向上有 不同程度的凸起,地质年龄约为16.8亿年。 中午经过一定时间的休整,我们来到了第二个目的地:府君山典型地质构造 景区。我们登上了飞来峰的山顶。 府君山的岩石有两亿年跨越 两亿年跨越,井儿峪组薄层状泥晶灰岩(8亿年)与府君山 两亿年跨越 角砾状灰岩(5.6亿年)之间,有一套紫红色和黄白色相间的含砾砂页岩。它是 古风化壳面上的沉积物,中间缺失了2.4亿年的底层,是地壳升降运动造成的, 此运动被称为“蓟县运动” 。

断层构造: 断层构造 受水平挤压应力的作用, 岩层被断开,并产生了位移,中间出现 了破裂面。 逆掩断层:断层面平缓弯曲,上部 逆掩断层 为雾谜山组燧石条带状白云岩 (12亿年) 逆掩于府君山组 (5.6) 角砾狀灰岩之上。 飞来峰地貌:府君山,北岭,老鸹 飞来峰地貌 顶等山顶部位都是雾迷山组条带状白云 岩(12亿年)压在了较年轻的府君山地 层上形成飞来峰。 六、野外实习总结: 一天野外实习很快结束了,不过我们从中实在学到了不少东西,在实习的过 程中,老师给我们进行了详细举例说明。这些增强了我们的实践能力,并且这些 都加深了我们对书本上老师所讲内容的认识,让我知道了书本上的东西都是死 的,如果你不和实际联系起来的话它只能变成无用的东西,所以我觉得应该尽量 多的去实践。要把所学的知识灵活的运用。本次实习令我们加深了对地质地貌、 地质构造、断层、岩层产状、地层界限等的了解,巩固了学习成果,体会到“学 以致用”的道。知识从感性认训升华到了理性认识,从抽象变得具体起来,同时 我还学习到了很多书上没有的东西,更深刻认识到了学习地质学的意义,了解了 地质学对实际工程建设的重要性。在这里深深的感谢老师在的认真指导。

第二部分 室内实习
一、实习目的及任务:巩固和加深第二章关于岩石和矿物的理论知识, 使理论与实践相结合,提高教学效果;了解不同矿物的分类、形态、颜色、 解理、硬度和鉴别方法;学会分析不同的岩石,清楚不同分类岩石的形成 原因及构成和结构;为后续的学习打下基础。 二、实习时间:2011 年 5 月 25 日 三、实习地点:土木工程学院楼 岩土标本室 四、实验内容: (一) :岩石按地质成因分类分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三类。 1.岩浆岩:岩浆岩又叫火成岩,占地壳总质量的 95%,是由岩浆冷凝形成的 岩石。岩浆岩上升侵入围岩,在地壳深处结晶形成的岩石称为深成岩;在地面以 下较浅处形成的岩石,称为浅成岩;由喷出地面的 岩浆凝固形成的岩石,称为喷出岩,其中深成岩与 浅成岩统称为侵入岩。 岩石名称:辉长岩 颜色:灰黑色 构造:块状构造 结构:中、粗粒结构 矿物成分:主要矿物成分为基性斜长石和单 斜辉石,次要矿物有橄榄石、斜方辉石、棕色普 通角闪石、黑云母、有的含少量钾长石和石英。

岩石名称:橄榄岩 岩石编号:1 产地:吉林靖宇 颜色:橄榄绿 构造:块状构造 结构:中、粗粒结构 矿物成分:主要由橄榄石族矿物组 成, 其 次 为辉 石 , 有 时含 少 量 铬铁 矿 、 磁铁矿、钛铁矿或磁黄铁矿。 2.沉积岩是在地表环境中,先前存在的岩石(岩浆岩、变质岩和早已形成的 沉积岩)的物理、化学和生物风化的物质、有机物质和某些火山作用产生的物质 经搬运、沉积和成岩等地质作用而形成的岩石。沉积岩是地壳分布最广的一种岩 石,虽然它的体积只占地壳的 5%,但出露面积约占陆地表面积的 75%。 岩石名称:油母页岩 岩石编号:150 产地:辽宁抚顺 颜色:深绿色 构造:层理构造 结构:泥质结构 矿物成分:泥土矿物为主,含少量 石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩 以及硫铁矿等 岩石名称:泥岩 岩石编号:108 产地:浙江德靖 颜色:黄白色 构造:层理结构 结构:泥质结构 矿物成分:主要由粘土矿物(如水云 母、高岭石、蒙脱石等)组成,其次为碎 屑矿物(石英、长石、云母等) 、后生矿 物(如绿帘石、绿泥石等)以及铁锰质和有机质。 3.变质岩是地壳内部原有的岩石(岩 浆岩、沉积岩和变质岩) ,由于受到高温、 高压及化学成分加入的影响,改变原来的 矿物成分、结构和构造,形成的新的岩石。 使岩石改变的作用称为变质作用。 岩石名称:灰白色板岩 岩石编号:172 产地:浙江淳安 颜色:灰白的

构造:板状构造 结构:变余结构 矿物成分:主要成分为隐晶质的粘土矿物及碳质、铁质粉末,还有石 英、绢云母、绿泥石等矿物。 岩石名称:红色大理岩 岩石编号:155 产地:浙江诸暨 颜色:白色微红 构造:块状构造 结构:变晶结构 矿物成分: 主要由方解石和白云石 组成,此外含有硅灰石、滑石、透闪石、 透辉石、斜长石、石英、方镁石等。具 粒状变晶结构,块状(有时为条带状) 构造。 通常白色和灰色大理岩居多。 (二) 、矿石:原先是指从金属矿床中开采出来的固体物质,现已扩大到形 成后堆积在母岩中的硫黄、萤石和重晶 石之类非金属矿物。 矿石名称:方铅矿 矿石编号:13 产地:浙江富阳 颜色:铅灰色 晶体形态:立方体 解理:三组完全解理 化学成分: PbS 含铅可达 86.6% 矿石名称:岫玉 矿石编号:65 产地:辽宁岫岩 颜色:翠绿色 结构:交织结构 构造:致密块状构造 矿物成分:蛇纹石玉为主 (三) 、矿物:地壳和地球内部的化 学元素,除极少量呈单质存在外,绝大 多数都是以化合物的形态存在。造岩矿 物就是构成岩石的矿物。 1、石英:形状是粒状的晶体;颜色 为乳白色;玻璃光泽,断口为油脂光泽; 无解理,贝壳状断口;硬度为 7。

2、辉石:形状为短柱状,黑褐色,有玻璃光泽;二向完全解理,交角 近 90°,硬度 5~6。 3、黑云母:形状为板状或片状; 黑绿色,带有珍珠光泽:一向及完全 解理, 硬度为 2.5~3,用指甲划过有划 痕。

4、方 解 石 :形 状 为 块状 , 颜 色为 白色,有玻璃光泽,三向完全解理,硬 度为三。 5、高岭石:形状为土状集合 体,颜色为白色,土状光泽,一 组完全解理,硬度为二。

6、正长石:形状为板状,浅玫瑰色, 带有玻璃光泽,二向完全解理,近于正交。

五、室内实习总结: 室内实习时我看到了上百种岩石和几十种矿物,通过自己看到的再联系书 本,理论与实践相结合,让我对所学知识有了更深刻和更全面的认识。对矿物的 观察中,我不仅了解了解理、断口、光泽等的区分,更加从不同矿物的比较中, 学会了矿物的肉眼鉴定方法。在对岩石的观察中,我了解了三大岩石由于形成原 因的不同所表现的形态和组成物质的不同,通过观察岩石结构和构造,更加清楚 岩石的肉眼鉴别方法,对书上的知识有一个很好的运用。


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