河北工业大学工程地质实习.docx
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河北工业大学工程地质实习
一、野外实习
1、实习目的：
本次实习是地质课程的野外认识实习，其目的旨在通过短期的野外实践是同学们对地质学研究的主要内容和特点有一个比较全面的、概括性的了解，巩固和掌握地质科的基本内容和方法，初步具备分析、解决在实际工程中出现的简单条件下的地址问题的能力，为以后的工作实践打下坚实的基础。
主要目的有三：
（1）认识各类地质现象，了解华北地区基本地层层序。
（2）了解各种内外力地质作用。
（3）初步掌握一般的野外地质技能，从野外观察、记录、描述罗盘仪的使用。
此外，通过实习是同学们充分认识到地质实践对于地质学科的重要性及其在国民经济建设中的重要作用，从而逐步树立艰苦奋斗的思想作风和勇于探索的科学求实精神。
2、实习时间：
2012年5月15日到2011年5月16日
3、实习地点：
蓟县中上元古界国家地质公园及俯君山地质公园
4、实习简介：
（1）实习区位置及交通
蓟县，古称渔阳郡，位于天津市最北部，地处燕山山脉中段南侧，属半山区、半平原地带，京、津、唐、承四市腹地，西距首都北京约86公里，南距天津110公里，东距唐山115公里，北距承德200公里。
有京秦铁路、津蓟铁路、京哈公路、津围公路、津蓟高速公路等多条线路通过，交通十分便捷。
蓟县区域面积1470平方公里，人口80余万，是一座历史悠久、文化灿烂的历史文化名城。
（2）实习区气候
实习区属温带大陆季风性气候，年平均气温为10。
1℃，一月份平均气温为-5℃，七月份平均气温为24。
5℃，年平均降水量769mm，多集中在7-8月份，达全年降水量70%左右。
全年无霜期179天。
（3）实习区地形简介
天津市蓟县中上元古界国家自然保护区南北长约24公里，东西平均宽约350米，核心保护范围约9平方公里。
主要保护对象是特殊地质遗迹—中、新元古界地层剖面，该剖面地层总厚度达9197米，划分为长城系、蓟县系、青白口系，共计3系12组105个地层单元。
蓟县剖面就像一部巨厚的“石头记”，真实地记录着地球演化距今约18—8亿年间的地质演化史，赋存着反映当时的古地理、古气候、古生物、古构造、古地磁等大量自然信息以及多种金属、非金属矿产资源。
该剖面以其岩层齐全、出露连续、保存完好、顶底清楚、构造简单、基本未变质和古生物化石丰富等得天独厚的特色而闻名于世，倍受中、外地质专家的关注。
5、实习内容：
（一）蓟县中上元古界国家地质公园
5月15日早上我们从大学生活动中心坐大巴一路奔波来到蓟县国家地质公园，下车后，我们稍作整顿，然后老师开始介绍地质情况，我们的地址野外实习考察也就开始了。
首先看到的是瘤状构造，瘤状构造是岩体内部的瑕疵，它不与周围岩体保持一致，而导致岩体构造上的不完整或强度上的薄弱，瘤状构造颜色较不同，与周围石层比很分明，例如页岩中的瘤状构造厚度较小，一掰就碎，因此在进行工程建设时要注意岩体是否有瘤状构造，在这些岩体中，瘤状构造越厚愈好。
瘤状构造
随后我们看到的是沉积灰岩，具有层理构造的单斜岩层，具有明显的节理面和层理面。
其岩层产状由岩层的走向、倾向、倾角三个要素来表示。
节理的产状也同样是用走向、倾向、倾角三要素来表示。
沉积岩是在地表环境中，先前存在的化石在的物理、化学和生物风化的破坏作用下生成岩石沉积岩主要由碎屑物质、粘土矿物、化学沉积物、有机质及生物残骸等一些物质组成。
沉积岩的结构按其组成物质、颗粒大小及形状等方面的特点，一般分为碎屑结构、泥质结构、结晶结构及生物结构四种。
褶皱
这其中还发现了一处褶皱构造，褶皱要素主要包括核、翼、转折端、枢纽、轴面等。
褶皱包括背斜和向斜两种基本类型：
背斜为岩层向上拱起，经风化、剥蚀后露出地面的地层，分别向两侧成对称出现，老地层在中间，新地层在两侧；向斜为地层向下弯曲的槽形褶皱，经风化、剥蚀后，露出地面的地层分别向两侧成对称出现，新地层在中间，老地层在两侧。
自然界的背斜和向斜相互连接、相间排列，常是多个连续出现。
接着，我们在老师带指导下观察了结核构造。
结核构造是沉积岩的一种特有构造类型。
在沉积岩中存在异体包裹物称结核的构造。
结核的形状有球状、椭球状、透镜体状、柱状和姜状等，其成分与周围岩石有显著不同。
按成因，结核可
分为原生结核和后生结核。
结核
随后我们看到了硅质灰岩，硅质灰岩同沉积灰岩一样属于具有层理构造的单斜岩，其岩层的产状仍用岩层的走向、倾向、倾角三要素表示。
接着往前走，我们又看到了锰方硼石矿，这些矿石是我们在课堂上无法见到的，因此我更加深刻的感觉到野外实习的重要性。
当我们看到页岩的时候我们停下了脚步，认真的听老师的讲解。
页岩是一种沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄片层状的节理，主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质，页岩形成于静水的环境中，泥沙经过长时间的沉积，所以经常存在于湖泊、河流三角洲地带，在海洋大陆架中也有页岩的形成，页岩中也经常包含有古代动植物的化石。
有时也有动物的足迹化石，甚至古代雨滴的痕迹都可能在页岩中保存下来。
这说明在几亿年前该地带很可能是一片汪洋大海。
接着我们看到了叠层石，叠层石是一种由古代的蓝藻和细菌等微生物参与下形成的一种特殊生物沉积构造。
而“蓟县剖面”中的叠层石非常的丰富，种类繁多，据目前已掌握的34个群（属）和56个形（种），外观美丽诱人。
人们常把“蓟县剖面”称为叠层石宝库。
由块茎体和少数粗短的次元柱体组成，柱体间通常为碎屑白云岩所填充，地址年龄约为15亿年。
澡席和澡屑是在碳酸盐岩地层中常见反应生物有机物的藻架结构，或藻席结构。
他们通常由亮、暗纹层交替叠置而成，如早期（准同生）被硅化，有时还可保存藻丝体化石。
它们通常成纹层状碳酸盐岩，有时则形成典型的叠层石。
这种藻架结构的沉积岩若遭冲刷而再沉积，则形成藻类。
高于庄组官地亚组与桑树庵亚组分界处。
官地亚组顶部为深灰色含猛燧石条带白云岩夹含锰白云质粉灰质页岩，桑树庵亚组底部为深灰色含锰粉砂质页岩和薄层粉砂质白云岩。
二者之间为整合过度关系。
后来我们看到了大红峪与高于庄组界线，此两组地层在这儿为平行不整合接触关系。
高于庄组底部为一层石英状砂岩，层面有波痕，砂岩之下为大红峪含锥叠层石燧石白云岩，其锥顶被切，表示曾受到侵蚀作用，即代表一次沉积间断，距今16亿年。
其中的波痕，距今16亿年，由风、流水、波痕交互作用于沉积物表面而形成。
我们又观察到了气孔状构造和杏仁状构造。
岩浆喷发时，压力降低，挥发分呈气体析出，聚集成气泡并向表面浮动，同时又随岩浆流动。
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，只保留孔洞，
即为气孔构造。
若气孔被矿物填充，则成为杏仁状构造。
根据气孔构造的形态和排列，可以恢复岩浆的流动方向。
同时我们看到了裂泥，泥裂的裂片常为多角形，裂缝上宽下窄，大致与层面垂直，其中常填充有上层沉积物的成分，泥裂多见于湖或海洋的滨岸地带，或者河漫滩沉积环境中。
地质构造中断层出现频率特别大。
断层是指岩层发生的错断，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。
地质学家称其为断层。
断层是指岩层发生的错断，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。
地质学家称其为断层。
4、地质作用：
（一）风化作用：
指岩石在地表或接近地表的地方由于温度变化、水及水溶液的作用、大气及生物等的作用下发生的机械崩解及化学变化过程。
风化作用一般分三类：
物理风化、化学风化和生物风化作用。
（1）物理风化作用：
在温度的变化下，表层与内部受热不均，产生膨胀与收缩，长期作用结果使岩石发生崩解破碎。
（2）化学风化作用：
岩石中的矿物成分在氧、二氧化碳以及水的作用下，常常发生化学分解作用，产生新的物质。
这些物质有的被水溶解，随水流失，有的属不溶解物质残留在原地。
（3）生物风化作用：
植物根素的生长，洞穴动物的活动、植物体死亡后分解形成的腐植酸对岩石的分解都可以改变岩石的状态与成分。
（二）河流作用：
河流地质作用分为侵蚀作用、搬运作用和沉积作用。
河流沉积作用主要发生在河流入海、入湖和支流入干流处，或在河流的中下游，以及河曲的凸岸。
但大部分都沉积在海洋和湖泊里。
河谷沉积只占搬运物质的少部分，而且多是暂时性沉积，很容易被再次侵蚀和搬运。
（1）侵蚀作用：
河流的侵蚀作用包括机械侵蚀和化学侵蚀两种。
河流侵蚀一方面向下冲刷切割河床，称为下蚀作用。
另一方面，河水以自身动力以及挟带的砂石对河床两侧的谷坡进行破坏的作用称为侧向侵蚀，而河流化学侵蚀只是在可溶岩地区比较明显，没有机械侵蚀那么普遍。
（2）搬运作用：
河水在流动过程中，搬运着河流自身侵蚀的和谷坡上崩塌、冲刷下来的物质。
其中，大部分是机械碎屑物，少部分为溶解于水中的各种化合物。
前者称为机械搬运，后者称为化学搬运。
河流机械搬运量与河流的流量、流速有关，还与流域内自然地理地质条件有关。
（3）沉积作用：
当河床的坡度减小，或搬运物质增加，而引起流速变慢时，则使河流的搬运能力降低，河水挟带的碎屑物便逐渐沉积下来，形成层状的冲积物，称为沉积作用。
（三）岩浆作用：
岩浆岩是由岩浆凝结形成的岩石，约占地壳总体积的65。
岩浆是在地壳深处或上地幔天然形成的、富含挥发组分的高温粘稠的硅酸盐熔浆流体，是形成各种岩浆岩和岩浆矿床的母体。
岩浆的发生、运移、聚集、变化及冷凝成岩的全部过程，称为岩浆作用。
岩浆作用主要有两种方式：
（1）岩浆侵入活动→侵入岩。
岩浆岩主要有侵入和喷出两种产出情况。
侵入在地壳一定深度上的岩浆经缓慢冷却而形成的岩石，称为侵入岩。
（2）火山活动或喷出活动→喷出岩（火山岩）在岩浆从上地幔或地壳深处沿着一定的通道上升到地壳形成侵入岩或喷出到地表形成喷出岩的过程中，由于温度、压力等物理化学条件的改变，岩浆的性质、化学成分、矿物成分也随之不断地变化，因此，在自然界中形成的岩浆岩是多种多样、千变万化的，如基性岩、中性岩、酸性岩，还有碱性岩、碳酸盐岩等岩类，也充分说明了岩浆成分的复杂
（二）府君山地质公园
休息片刻后我们又来到了府君山公园。
在这里我们了解到国家地质公园的地质结构大体上包括：
长城系常州沟组，距今18亿年；长城系串岭沟组；长城系团山子组；长城系大红峪组；长城系高于山组；蓟县系杨庄组；蓟县系雾迷山组；蓟县系洪水庄组；蓟县系铁岭组，距今10亿年；青白口系下马岭组；青白口系长龙山组；青白口系井儿峪组，距今8亿年；寒武系府君山组，距今5.6亿年；太古界片麻岩，距今25亿年。
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，将雾迷山组推覆至府君山组地层之上，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。
前行约百米又是一块“断层构造——受水平挤压应力作用，岩层被断开并产生位移，中间出现破裂面。
”转过一道坡弯，崖前石碑又不一样“逆掩断层——断层面平缓弯曲，上部雾迷山组燧石条带状白云岩（12亿年）逆掩于府君山组角砾状灰岩（5.6亿年）之上。
”爬了多半截山，路边辟出了一个约莫百多平米的小广场，东南角又立
一块石碑“飞来峰地貌——府君山、北岭、老鸹顶等山顶部位都是雾迷山组条带状白云岩（12亿年），压在较年轻的地层上，形成飞来峰。
”
蓟县剖面这三个系，就像一本史书的章节一样。
最下边的长城系（距今14——8亿年），分为常州沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组和高于庄组；中间的蓟县系（14——10亿年），分为杨庄组、雾迷山组、洪水庄组和铁岭组；最上边的青白口系（10——8亿年），分为下马岭组、龙山组和井儿峪组。
二、室内实习——岩石矿物的鉴别
（一）岩石标本（6个）
沉积岩
1、砂岩
（1）砂岩的成因
砂岩是沉积岩的一种，砂岩是由碎屑沉积形成的，和生物沉积形成的。
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。
后因地球地壳运动，而形成今日的砂岩。
砂岩的生成是岩石经风化、剥蚀、搬运在盆地中堆积形成的。
（2）砂岩的鉴别
岩石由堆积和填隙物两部分构成。
常为灰黄色，微细粒结构，砂岩具有层理构造。
表面无光泽，较粗糙。
2、斑点板岩
原岩：
泥质、粉砂质沉积岩及部分中酸性凝灰岩、沉凝灰岩等；
主要矿物成分：
原岩中矿物没有明显的重结晶现象，新生矿物少，仍以隐晶质为主，显微镜下可见不均匀分布的石英、绢云母、绿泥石矿物；
结构构造：
由矿物微粒聚集成斑点构造，变余泥状结构。
火成岩
1、玄武岩
（1）玄武岩的成因
是由火山喷发出的岩浆冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩石。
它在地质学的岩石分类中，属于岩浆岩。
火山爆发流出的岩浆温度高达摄氏一千二XX，因有一定的粘度，在地势平缓时，岩浆流动很慢，每分钟只流动几米远；遇到陡坡时，速度便大大加快。
它在流动过程中，携带着大量水蒸汽和气泡，冷却后，便形成了各种变异的形状。
（2）玄武岩的鉴别
玄武岩的鉴别比较困难，肉眼鉴别只能根据颜色、斑晶成分、结构、构造等方面综合考虑，进行初步的定名。
玄武岩的颜色一般为黑绿色至黑色，光较暗。
其主要的矿物成份为辉石、斜长石、橄榄石。
玄武岩的主要结构特征为致密、细粒至隐晶质。
玄武岩往往的构造特征为气孔状和杏仁状。
2、花岗岩
（1）花岗岩的成因
花岗岩属于岩浆岩，由地下岩浆喷出和侵入冷却结晶，以及花岗质的变质岩等形成。
具有可见的晶体结构和纹理。
它由长石和石英组成，搀杂少量的云母和微量矿物质。
花岗岩由岩浆慢慢冷却结晶形成，深埋于地表以下，当冷却速度异常缓慢时，它就形成一种纹理非常粗糙的花岗岩，人们称之为结晶花岗岩。
花岗岩以及其它的结晶岩构成了大陆板块的基础，它也是暴露在地球表面最为常见的侵入岩。
（2）花岗岩的鉴别
花岗岩分布广泛，属于深成岩。
花岗岩的鉴别主要依据于岩石的颜色和结构。
花岗岩一般为肉红、浅灰、灰白等色。
矿物成份主要是石英和正长石。
矿物的颗粒较大，致密坚硬，强度高。
因此花岗岩往往较容易鉴别。
变质岩
1、
片麻岩
片麻岩是一种变质岩，而且变质程度深，具有片麻状构造或条带状构造，有鳞片粒状变晶，主要由长石、石英、云母等组成，其中长石和石英含量大于50%，长石多于石英。
如果石英多于长石，就叫做“片岩”而不再是片麻岩。
2、大理岩
（1）大理岩的成因
大理岩是由石灰岩、白云质灰岩、白云岩等碳酸盐岩石经区域变质作用和接触变质作用形成，方解石和白云石的含量一般大于50%，有的可达99%。
但是除少数纯大理岩外，在一般大理岩中往往含有少量的其他变质矿物。
由于原来岩石中所含的杂质种类不同（如硅质、泥质、碳质、铁质、火山碎屑物质等），以及变质作用的温度、压力和水溶液含量等的差别，大理岩中伴生的矿物种类也不同。
（2）大理岩的鉴别
大理岩的鉴别可根据大理岩的颜色和构造。
大理岩除纯白色外，有的还具有各种美丽的颜色和花纹，常见的颜色有浅灰、浅红、浅黄、绿色、褐色、黑色等，产生不同颜色和花纹的主要原因是大理岩中含有少量的有色矿物和杂质。
大理岩一般具有典型的粒状变晶结构，粒度一般为中、细粒，有时为粗粒，岩石中的方解石和白云石颗粒之间成紧密镶嵌结构。
（二）矿物标本（6个）
1、黑云母
（1）黑云母的物理性质及特点
晶体：
四面体、八面体、有时单体锥形柱状，柱面有明显的横条纹
集合体型态：
片状、板状、鳞片状
硬度：
摩氏硬度为2.5-3
解理（断口）：
一般极完全解理
光泽：
玻璃光泽，解理面成珍珠光泽
颜色：
一般为黑色，但往往带有褐色、绿色
（2）黑云母的鉴别方法
黑云母为很重要的造岩矿物，分布广泛。
在中、酸性岩浆岩、片岩中均产出。
在野外，肉眼区别黑云母、金云母和白云母，除与注意其成因产状外，一般只能初步根据它们的经常出现的颜色（黑云母为黑色、褐黑色；金云母金黄色；白云母白色或无色）来区别。
由于黑云母有时纵断面呈柱状，可能会误认为角闪石。
区别的方法可用针尖把它拨一拨，如能拨动，呈一片片掉下来的可能就是黑云母；拨不动，不呈一片片掉下来的则可能是角闪石。
2、方解石
（1）方解石的物理性质及特点
晶体：
菱面体、六方柱
集合体型态：
常见的集合体为晶簇状、致密块状、钟乳状等
硬度：
摩氏硬度为3
解理（断口）：
三组完全解理，斜交呈菱面体
光泽：
玻璃光泽
颜色：
质纯者无色透明或白色，但因含杂质而呈现浅黄、浅红、褐黑等色
（2）方解石的鉴别方法
方解石分布很广，主要为沉积作用的产物，呈石灰岩、白云岩出现；也产于热液作用、变质作用或风化作用中。
方解石加冷盐酸时剧烈冒泡；方解石细粒于冷的三氧化铁溶液中、表面染成褐色，加热后，表面染成褐红色；双晶常见。
可根据晶形、解理、低的硬度以及遇冷盐酸起泡等特征，可与石英、重晶石、萤石、斜长石等相似矿物相区别。
3、萤石
（1）萤石的物理性质及特点
晶体结构：
晶胞为面心立方结构，每个晶胞含有4个钙离子和8个氟离子。
结晶状态：
晶质体
晶体习性：
常呈立方体、八面体、菱形十二面体及聚形，也可呈条带状致密块状集合体。
常见颜色：
绿、蓝、棕、黄、粉、紫、无色等。
光泽：
玻璃光泽至亚玻璃光泽。
解理：
四组完全解理。
摩氏硬度：
4。
密度：
3.18（＋0.07，－0.18）g/cm3。
紫外荧光：
随不同品种而异，一般具很强荧光，可具磷光。
特殊光学效应：
变色效应。
4、石英
（1）石英的物理性质及特点
石英化学式为SiO2，天然石英石的主要成份为石英,常含有少量杂质成分如Al2O3、IMO，、CaO、MgO等。
颜色：
常呈白色、乳白色、灰白半透明状态，
莫氏硬度：
7，
光泽：
断面具玻璃光泽或脂肪光泽，
比重：
比重因晶型而异，变动于2．22-2．65之间。
（2）石英的鉴别方法
跟普通砂子、水晶是“同出娘胎”的一种物质。
当二氧化硅结晶完美时就是水晶；二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩。
5、黄铁矿
（1）黄铁矿的物理性质及特点
外观：
浅黄铜黄色，表面常具黄褐色锖色。
条痕：
绿黑或褐黑。
光泽：
强金属光泽。
不透明。
解理：
极不完全。
硬度：
6~6.5。
相对密度：
4.9~5.2。
可具检波性。
导电性：
黄铁矿是半导体矿物。
由于不等价杂质组分代替，如Co3、Ni3代替Fe2或[As]3、[AsS]3代替[S2]2-时，产生电子心（n型）或空穴心（p型）而具导电性。
在热的作用下，所捕获的电子易于流动，并有方向性，形成电子流，产生热电动势而具热电性。
（2）黄铁矿的鉴别方法
鉴别特征
晶形完好，晶面有条纹，致密块状者与黄铜矿相似，但据其浅黄铜黄色，硬度大，可与之区别。
与黄金鉴别
1、在不带釉的白瓷板上划出的条痕可以检验出来，金矿的条痕是金黄色的，黄铁矿的条痕是绿黑色的。
2、用手掂一下，手感特别重的是黄金，因为自然金的比重是15.6-18.3，而黄铁矿只有4.9-5.2
6、白云石
（1）白云石的物理性质及特点
晶体：
三方晶体
集合体型态：
菱面体，常呈块状集合体
硬度：
摩氏硬度为3-4
解理（断口）：
白云石具三组完全解理
光泽：
玻璃光泽至珍珠光泽。
颜色：
无色、白、带黄色或褐色色调。
（2）白云石的鉴别方法
白云石主要是由碳酸钙与碳酸镁所组成的矿物（CaCO3与MgCO3的比例大白云石胶结物ukG中国矿权网致为1：
1），具有完整的解理以及菱面结晶。
颜色多为白色、灰色、肉色、无色、绿色、棕色、黑色、暗粉红色等，透明到半透明，具有玻璃光泽，硬度3.5-4，比重2.85-2.9。
块状的白云石遇到冷的稀盐酸不容易起泡，这是白云石的一个重要的特征。
在冷的三氯化铁溶液中白云石表面不染色，加热后则染成褐色。
三、总结
两天的实习就这样结束了，原本打算把实习当游山玩水的我却发现有收获，这是一个理论和实际相结合的过程，在这个过程中要把所学的知识灵活的理解和运用，从而加强我们对这门课程的了解，而且在实习的过程中学到了很多书本上无法学到的东西，古人说读万卷书不如行万里路，看来就是这个道理。
另外还要感谢老师的细心指导。
通过这次野外实习我还明白了一个道理：
对要考察的对象要事先做一定的了解，事先做好准备，就不至于到时不知所措。
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