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重庆大学城地质调查报告 地质学实习

一.前言

1.实习目的

普通地质学课程的学习即将结束,我们通过对课程的学习,了解并逐步掌握了许多地质知识(如地球的圈层特征及形态特征、地壳的物质组成、生命起源于地质年代学、构造运动、地震作用、岩浆作用、变质作用、风化作用、地面流水地质作用、地下流水地质作用、重力地质作用等),然而我们学习的知识仅仅停留在书本和老师提供的一些插图上,掌握的并不完备与全面,为了将书本上学到的知识加以运用,把书本上学到的知识同自然中的地质形态联系起来,以更好的理解某些地质现象,最终加深对书本上知识的理解,我们走出了校园,在大学城周围进行了本次地质调查。

2.时间

2013年10月26日15:00-17:00

3.地点

重庆大学虎溪校区西门外侧歌乐山脉与缙云山脉之间通往璧山县的山间道路以及周边的房屋施工工地。

二.实习内容

2.1大学城所见的岩石类型

由于大学城周围是沉积岩地区,所以岩石均为沉积岩大类,本次地质调查,见到了两种沉积岩——砂岩和泥岩。除此以外,在施工工地,还看到了岩浆岩大类的花岗岩的石材。(1)砂岩

上图为地质调查中我们带回来的一块砂岩标本。

粒度为2~0.0625mm的颗粒含量在50%以上的碎屑岩叫砂岩。砂岩分布很广,有重要的经济和地质意义。砂岩的碎屑成分主要是石英、长石和岩屑,还有少量重矿物。在大多数砂岩中,石英是最主要的岩屑,它是最稳定的组分,长石和岩屑在表生条件下易受破坏,为不稳定组分,故常以石英含量或石英与长石+岩屑的比值代表岩石的成分成熟度。砂岩中的填隙物除粘土杂志外,还常见钙质、硅质、铁质等胶结物。

砂岩石机械沉积作用的产物,砂粒在流水搬运的过程中又是最活跃的组分,故砂岩中各种层理和层面构造发育,许多研究沉积环境的重要标志主要发育于砂岩中。某些砂和砂岩本身就可作建筑材料,并常含有金、铜、锡石、锆石、独居石等矿产;孔隙度好的砂岩是良好的储集油、气、水的岩石,是石油、水文和工程地质工作中重要的研究对象。

我们的砂岩标本为灰色砂岩,主要矿物成分为石英和长石。结构为碎屑结构,构造为层理构造。

(2)泥岩

泥质岩亦称粘土岩,是粒度<0.0039mm、主要由粘土矿物组成的岩石,多数泥质岩是由母岩风华过程中形成的粘土物质呈悬浮状态被搬运到水盆地中,以机械方式沉积而成。有少数由水盆地中的交替SiO2与Al2O3直接凝聚形成的自生粘土,以及由火山灰蚀变成因的粘土岩或粘土矿物。泥质岩是分布最广泛的一类沉积岩,可占沉积岩总量的60%左右。

泥质岩的矿物成分复杂,除主要成分粘土矿物外,还有陆源碎屑矿物和自生矿物。粘土矿物常见的有高岭石、伊利石、蒙脱石等。陆源碎屑矿物主要是石英、云母及少量长石。自生矿物则多种多样,常见的有铁、锰、铝的氧化物和氢氧化物,碳酸盐,硫酸盐,硅质化物,硫化物,以及磷灰石、石盐、海绿石等。这些自生矿物含量虽少,但它们可影响粘土岩的性质,又能反映粘土岩的形成条件及其生成后所发生的变化。

泥质岩最常见的是泥状结构、粉砂泥状结构、生物泥状结构、鲕状或豆壮结构及残余结构等。具泥状结构的岩石几乎全由泥质组成,岩石致密细腻、具贝壳状断口、粉末用手捻有滑感,用小刀割切时切面很光滑。鲕状或豆壮结构的泥质岩外貌上似同类的碳酸盐岩,但全由粘土矿物组成,残余结构多半由火山凝灰岩等,经风化、蚀变而成残余花岗结构。

泥质岩的层理均为水平层理。单层厚度<1mm者成页理,页理发育的泥质岩叫页岩,无页理或页理不发育者叫泥岩。泥质岩还可见干裂、雨痕、虫迹、晶体印模构造等。有时还可见到变形、斑点、巢状、带状和瘤状构造等。

泥质岩的颜色很杂,取决于粘土矿物的成分、杂质矿物、有机质及所含色素元素的颜色。单一成分的高岭石粘土、伊利石粘土、某些蒙脱石粘土、伊-蒙混层粘土和硅藻土粘土岩常呈白色、浅灰色、浅黄灰色等。

如泥质岩中含有细分散的铁氧化物和氢氧化物,则呈红色、紫色、棕色、黄色或玫瑰色等。反映岩石形成于强氧化条件下。岩石中含锰的氧化物时,呈褐色或黑色。岩石中富含分散状有机质和硫化铁及炭质时,呈灰色或黑色。反映泥质岩形成于强还原条件下。泥质岩中若含有较多的海绿石、绿泥石、孔雀石、蓝铜矿时,反映其形成弱氧化-弱还原条件下。

我们见到的泥质岩水平层理的厚度较大,为泥岩,呈红棕色,表明含有铁氧化物和氢氧化物。结构为泥质结构,能看到干裂,所以构造为层面构造。

(3)花岗岩

花岗岩是岩浆在地下深处经冷凝而形成的深成酸性火成岩,部分花岗岩为岩浆和沉积岩经变质而形成的片麻岩类或混合岩化的岩石。花岗岩质地坚硬,难被酸碱或风化作用侵蚀,常被用于建筑物的材料。

花岗岩主要组成矿物为长石、石英、黑白云母等,石英含量是10%~50%。长石含量约总量之2/3,分为正长石、斜长石(碱石灰)及微斜长石(钾碱)。不同品种的矿物成份不尽相同,还可能有含辉石和角闪石。花岗岩中较少的主要矿物是白云母、黑云母、角闪石、辉石或罕见的铁橄榄石。黑云母可以产于任何类型的花岗岩中,而且通常都有,尽管有时含量很少。含钠的角闪石和辉石(钠闪石、钠铁闪石、霓石)是碱性花岗岩特有的。如果两类长石中没有一类含量大大超过另一类,那么角闪石、辉石都不大可能是主要矿物;暗色矿物通常是黑云母或白云母,或是二者兼有。

我们拍摄的石材花岗岩以白色为主,并有深色花纹,说明有暗色矿物黑云母或白云母。结构为花岗结构,构造为块状构造

2.2大学城所见各种地质构造

(1)水平构造岩层产状近于水平的构造称为水平构造。水平构造出现在构造运动影响较轻微的地区或大范围内整体抬升或下降的地区,岩层未发生明显变形。水平构造中较新的岩层总是位于较老的岩层之上。当岩层受切割时,老岩层出露在河谷低洼区,较新的岩层出露在较高的地方。不同地点在同一高程上,出现的是同一岩层。

本图片两岩层有明显的分界,颜色不同,岩层的产状近于水平,为水平构造。

(2)断裂构造

岩体、岩层受力后发生变形,当所受的力超过岩石本身强度时,岩石的连续完整性就会破坏,形成断裂构造。断裂构造包括节理和断层。我们这次调查,只找到了节理构造,并没有找到断层。

节理是指岩层、岩体中的一种破裂,但破裂面两侧的岩块没有发生显著的位移。凡是在同一时期、同样成因条件下形成的彼此平行或近于平行的节理归入一组,称为节理组。在剪

切应力作用下形成的,叫剪节理;由张应力作用形成的,叫张节理。

我们拍得的图片中。岩石破裂受剪切应力,形成剪节理。

除了以上的地质构造,同学们还找到了倾斜构造与断层等,由于对知识掌握的不完全以及调查地点的差异,很遗憾我们没有观察到这些。

2.3大学城所见地质作用

(1)重力地质作用

1)滑坡

黏结性块体沿着一个或几个滑动面向下滑移,这个过程成为滑动作用。滑坡是滑动作用最典型的产物。一个发育完全的典型滑坡的形态要素有:滑坡体、滑坡床、滑动面(带)、滑坡壁、滑坡台阶、滑坡舌(滑坡前缘)、滑坡裂隙等。前面五项是任何滑坡都必须具备的部分,后面几种则视发育情况而定。

滑坡体:与母体脱离经过滑动的那部分质体。其内部相对位置基本不变,总体保持原来的层序和构造特征。

滑坡床:滑坡体之下未经滑动的、保持原有的结构而未变形、只是在靠近滑坡体部位有些破碎的母体。

滑动面:滑坡体与滑坡床之间的分界面。由于滑动过程中滑坡体与滑坡床之间相对摩擦,滑动面附近的部分受到揉皱、碾磨作用,可形成厚数厘米至数米的滑动带。所以滑动面往往是有一定厚度的三度空间。一个多期活动的大滑坡体,往往有多个滑动面。

滑坡壁:滑坡体后缘由于滑动作用所形成的的母岩陡壁。其坡角多为35°至80°,平面上往往呈圈椅状。滑坡壁上经常可以见到铅直方向的擦痕。

滑坡台阶:滑坡体下滑时各部分运动速度不同而形成的一些台阶。

由于地形的限制,我们没有能走到较近的地方拍摄滑坡,所以我们仅仅拍摄到了滑坡要素中的滑坡壁,由于滑坡体下滑,生长在滑坡体表面的植被随着滑坡体一同下滑,滑坡壁的土壤露出。从我们拍摄的照片中可以看到外露的土壤面积并不大,所以这两个滑坡应为小型的滑坡。

2)崩落

崩落作用指的是岩块与基岩的脱离、崩落、沿山坡滚滑以及在坡脚堆积的整个作用过程。一般认为地形坡度大于45°时即可发生这种作用。

崩落物的运动可以分为散落、翻落和坠落三种形式:

散落当崩落岩块比较小时,飞石块不断地向山坡下滚落,一般称为滚石。滚石向斜坡下方运动时,主要采用滚动或跳跃两种方式。若滚石形状近于球形,其运动主要为滚动。不规则外形的岩块则主要是跳跃。

翻落大块岩石脱离基岩后,若下部支撑未被破坏,岩块上部呈弧形翻落下来,短暂悬空呈自由落体状态。

坠落陡崖底部被河水、海浪淘空后,岩壁因地下水润滑及冰劈等作用使岩块失去支持,脱离母岩而坠落。坠落岩块先是沿着卸荷裂隙面向下滑动,然后脱离母岩快速坠落。

从我们拍摄的照片上看,崩落岩块都比较小,应为岩块与基岩脱离崩落,从山坡上散落而下。由于这些岩块大多为不规则形状,运动方式应该主要为跳跃。

3)防治措施

支挡工程:如护坡、挡土墙、抗滑桩、锚杆、支撑等。

排水工程:修建截水沟和盲沟等排水工程防止其危害交通线路

减荷反压:将滑坡体后缘的岩土体削去一部分或将较陡的斜坡减缓,以便减少负荷。并将减荷削下的土石堆于斜坡或滑体前缘,以便增加压力,起到阻滑作用

防御绕避措施:当铁路、公路等线路遇到严重不稳定斜坡地段,可采取明硐、御塌硐、外移作桥和内移作隧等防治措施。

(2)地面流水地质作用之片流地质作用

当地面出现降水或融冰化雪,且水量大于蒸发下,便在重力作用下顺坡流动,形成片流。片流和细小股流沿斜坡把细小松散的碎屑颗粒冲洗至斜坡下部,这个过程叫洗刷作用。限于片流水力微小,能被片流冲走的颗粒不大,一般为粘土、粉砂粒。片流对可溶性岩石组成的山坡还有溶蚀作用。山坡下部的无数股状水流已具有一定的线状侵蚀能力,山坡面在这种股状片流冲刷之下,出现无数小沟。

我们拍摄的照片中,能看到细小的水流流下时在路径上对岩石造成的侵蚀,留下的水流的痕迹。由于重庆市沉积岩地区,为不可溶岩石。这种沟槽应称为冲沟。

3.实习的主要收获

通过这次实习地质调查活动,我们对大学城周边的地质环境有了初步的了解,在调查的过程中,我们将书本的知识与我们周边具体的地质环境结合起来,并加以简单的应用,对书本的知识也有了更加切实具体的掌握,这次实习的收获主要体现在三个方面。

(1)关于岩石

通过这次的实习,我们了解到重庆为沉积岩地区,均为不可溶岩石。大学城周边的主要岩石类型为砂岩和泥质岩。对这两类岩石,我们结合岩石的标本进行了观察,因此对有关知识(比如岩石的颜色,结构,构造,矿物成分等),我们也有了更进一步的了解。

(2)关于地质构造

关于地质构造,我们这次实习的收获并不是很丰富,只找到了水平构造和两组剪节理。我们对这两种地质构造的知识又进行了进一步的了解,同时,对其他种类的地质构造(倾斜构造,褶皱构造)知识,我们在观摩和交流的过程中也得到了进一步的巩固。

(3)关于地质作用

由于地形的限制,我们只能在远处观察和拍摄了两处滑坡,没有找到滑坡的其他要素,对于滑坡其他的知识,我们在对拍摄照片进行整合的过程中已通过再次阅读书本来进行巩固。在老师的提醒下,认识到片流溶蚀可溶性岩石才形成溶沟,片流冲刷形成的是冲沟。关于崩落和地面流水地质作用的知识,我们也结合了照片和书本进行了进一步的巩固。