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一、实习时间:20xx年6月7日—20xx年6月25日
二、实习地点:口上水库、车谷水库、岳城水库
三、实习目的及意义:
通过认识实习,让学生在大脑中建立起水利水电工程模型,对水工建筑物的外观、规模、作用及特点有了初步的了解,了解水利建设的程序:规划、设计、施工、建设及管理和运用。同时对水工建筑物和水电站的工作模式有一个直观的感性认识,为以后的专业基础课专业课学习奠定基础。
四、实习站点简介及实习报告内容
做为水利水电工程二年级的学生,学校安排了本次认识实习。在老师的带领及讲解下,我们先后参观了口上水库、车谷水库、岳城水库。经过这次实习,我初步了解了有关水库的知识,以下便是这三个水库的一些参数及对照。
第一站:口上水库
口上水库又叫做京娘湖,位于河北省邯郸市武安市境内,在太行山脉西麓,距邯郸市西北六十公里左右。京娘湖起源于北洺河上游,由东西两条支流汇聚而成,因此湖面呈倒"人"字形状,蜿蜒十五公里,水面面积 2700亩,库容 3208万立方米。据资料记载,被京娘湖湖水环绕的山顶公园顶峰海拔900米,地势高耸又四周环水,故造就了舒适的小气候,夏季平均温度为20℃,比武安市区平均温度低2.5℃,比邯郸市区平均温度低5.06℃。由于水面大,林木茂盛,相对湿度也较大,从干燥炎热的环境来到京娘湖,就会顿觉空气清新,气候凉爽。
(1)水库大坝:
口上水库采用的是重力坝,大坝高81米,长185米,顶宽10.5米,京娘湖坝顶标高的海拔为612.5米。所谓重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积档水建筑物,其基本剖面是直角三角形,整体是由若干坝段组成。与大多数重力坝一样,它由主坝、副坝、防浪墙.开水闸,泄水闸组成。它的工作原理是:在水压力及其它荷载作用下,主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求,同时也依靠坝体自身重力在水平截面上产生压力来抵消由于水压力所引起的拉应力,以满足强度要求。在大坝的正上方建有别具古建筑特色的启闭机室,机室内安装了五对大型的卷扬机,每对卷扬机中间用一条粗轴连接以保证在泄洪开闸时闸门两边能够以相等的速度将闸门向上提起,防止闸门因两侧受力不均而与大坝相互摩擦损坏闸门。大坝由溢流坝段与非溢流坝段组成,其中溢流坝段起到了使水流平顺的通过坝面,避免产生振动和空蚀和防止下泄水流对河床和坝体的局部冲刷,保证枢纽中其他建筑物的正常运行。
坝体相关设计:
A:重力坝的特点:
1)、安全可靠。剖面尺寸较大,抵抗水渗漏、洪水漫顶,地震、战争破坏的能力比较强,因而失事率较低。
2)、对地形、地质条件适应性强。坝体作用于地基的压应力不高,所以对地质条件的要求也较低,低坝甚至可修建在土基上。
3)、枢纽泄洪容易解决,便于枢纽布置;施工导流方便,便于机械化施工。
4)、结构作用明确,应力、稳定计算比较简单。
5)、剖面尺寸大,水泥石料等用量多。
6)、坝体应力低,材料强度不能充分发挥。坝体不同区域应采用不同强度等级和耐久性的材料.
7)、扬压力影响大,对稳定不利。会减轻坝体的有效重量,对坝体的稳定不利,因此要采取有效措施减小扬压力。
8)、砼体积大,温控要求较高。易产生温度裂缝
B:面流式消能不需设护坦和其他加固措施。
缺点:高速水流在表面、伴有强烈的波浪、绵延数里,影响电站运行及下游通航,易冲刷两岸。
(2)下游效能方式:
口上水库采用的效能方式是挑流消能。所谓能挑流消能就是利用溢流坝下游反弧段的鼻坎,将下泄高速水流挑射抛向空中,抛射水流在参杂大量空气时消耗部分能量,而后抛到距坝较远的下游河床水垫中产生强烈的旋滚,并冲刷河床形成冲坑,随着冲坑逐渐加深,大量能量消耗在水流旋滚的摩擦中,冲坑也逐渐趋于稳定。
(3)水力发电厂
由于口上水库的水质优于东武仕水库,所以口上水库主要是提供生活用水,再加上北方的气候雨水等因素的限制,口上水电站的机组很小,装机容量共1130万千瓦,发电机的工作原理是发电引水压力钢管通过坝体进入水电站厂房内的水轮机室,然后带动水轮机转动,从而达到发电的目的。发电厂房对工作人员的操作要求很严格。厂房分为由发电机组水轮机组成的发电室和控制室。厂房的设计都根据发电要求及具体情况而设计的,比如发电室的窗户高度设计及其上下两层高度设计都是根据空气流动原理,即发电设备散发的热量使空气上升,从窗户的上层流到室外,然后室外的空气窗户从下层补充较冷的空气,这样就形成了对流,改善室内环境,保证发电设备正常运行;再比如窗户开得很大,利于采光,是操作人员能看清控制按钮及仪表指示;再比如为了方便检修发电机组和水轮机,室内上方两侧设有轨道梁,以便使器械在室内能升降并且移动到任何期望的位置检
修。另外,我也了解了还有许多发电原理及过程:口上水库水电站依靠水坝拦水,形成一个巨大的水库。进水口——打开水坝上的闸门,水会在重力作用下通过被称为隧洞的水道,它将水流引向水轮机。水流冲击并转动水轮机的巨大叶片,而水轮机则通过传动轴与位于其上方的发电机相连。水轮机叶片旋转时,发电机中的一系列磁铁也跟着一起旋转。巨大的磁铁旋转着通过铜线圈,移动电子从而产生交流电。此时变电所中的变压器将交流电转化为电压更高的电流,将电输出。发电利用过的水通过叫做尾水渠的水道重新流入下游的河水中或放到下游供农田灌溉。
第二站:车谷水库
车谷水库位于武安市馆陶乡车谷村北的南洺河上,崇山峻岭之间,是以蓄洪灌溉为主,兼顾防洪、发电、人畜饮水等综合利用的中型枢纽水利工程。水库设计总库容3799万m3,枢纽工程等级为Ⅲ等,主要建筑物为3级,次要建筑物为4级,大坝设计洪水标准为100年一遇,校核洪水标准为1000年一遇,20年一遇洪水标准河道控泄110m3/s。水库大坝也是一座浆砌石重力坝,只是它的泄洪坝段坡度很大平滑,较口上水库更陡,而且泄洪坝段并不像口上水库那样采用阶梯型(那是限于口上水库地势及原地材料等条件的影响)。它采用直立式闸门,因而坝体更高,以便闸门的升降有较大的空间。其他的与口上水库大体相似,比如大坝运行原理、厂房设计、发电原理等。
第三站:岳城水库
这一站参观的岳城水库是这次实习中最大的水库,也是一座对人民生产生活非常重要的水库。
岳城水库位于磁县境内漳河干流出山口处,是一座大型防洪控制性工程,控制流域面积(晋、冀、豫三省)18100平方公里,占全流域面积
的99.4%,水库总库容13亿立方米,是担负有防洪、灌溉、供水、发电等重要作用的水利枢纽。30多年来在保障水库下游河北、河南、山东三省的39个县(市)的1416万人,2732万亩耕地和京广铁路的防洪安全,促进地方经济的发展中发挥了巨大的社会和经济效益。
岳城水库于1959年10月动工兴建,1960年开始拦洪,1970年建成。为提高防洪标准,1987年9月至1991年底对大坝进行加高的同时,加固了溢洪道,改建了泄洪洞,防洪标准由三百年一遇提高到接近二千年一遇。
加固后的主坝坝顶长3603.3米,最大坝高55.5米,坝顶宽7.1米,副坝坝顶长2693.4米,大副坝最大坝高32.5米。主坝坝顶高程159.5米,防浪墙顶高程为161.3米。溢洪道位于主坝左侧与副坝的连接处,进口闸共9孔,净宽108米,设计最大泄量12820立方米每秒。泄洪洞为坝下埋管式,共9孔,断面为圆拱直墙式,孔径6×6.7(宽×高),设计最大泄量为3370立方米每秒。与上述的口上水库和车谷水库的泄洪方式不同,岳城水库主要采用的泄洪方式为岸边溢洪道,大坝特点是坝下泄洪洞(涵管)。
土坝:包括一座主坝和四座副坝,全长6294.5m。主副坝为碾压式均质土坝,加高扩建时用砂砾料在下游进行全断面压坡,最大坝高55.5m。
溢洪道:位于主副坝之间,基础以第三纪沙层为主,局部为粘土或砾岩,为开敞式陡槽型溢洪道。进口闸共9孔,采用三级底流消能,最大泄量12820m3/s。
泄洪洞:为坝下埋管式,位于主坝左岸,坐落在第四纪胶结不良砾岩上。由进水塔、洞身、出口消能段三部分组成,共9孔。洞径6×6.7m,除右边孔用作电站输水外,其余8孔均用来泄洪,最大泄量3530m3/s,是我国最大的坝下埋管工程。
电站:位于泄洪洞消力池右侧,于泄洪洞右边孔内装设直径5m,长280m压力钢管引水发电,装机17000kw。
渠首建筑物:河北省民有渠闸及河南省漳南渠闸,位于泄洪洞消力池右边墙上,最大引水流量各100m3/s。
1987年至1991年岳城水库大坝进行了加高扩建,坝顶高程由原来的157.0m加高到159.5m,大坝加高采用砂砾料在下游断面压坡。大坝加高的同时还加固了溢洪道工程,设计流量由11000 m3/s提高至12820m3/s,同时改建了泄洪洞工程。目前,大副坝上游防渗墙工程基本完工。
实习期间,我们的先后参观三个水库的挡水建筑物包括大坝、闸门;泄水建筑物包括溢洪道、溢洪遂洞等及水电站厂房。
我们先参观的是挡水建筑物,实习老师及水库工作人员热情地给我们讲解了大坝的作用、类型及水库的一些相关数据,随后我们去了溢洪道,我们进入水下闸门操作室,体验到了其壮观,熟悉了工作原理及简单操作方式。
最后进入的是水电站厂房,厂房又分为上部结构和下部结构,上部结构包括各层楼板及其梁柱系统、吊车梁和构架、以及屋顶及围护墙等。其作用主要为承受设备重量、活荷重和风雪荷载等,并传递给卞部结构;下部结构包括蜗壳、尾水管和尾水墩墙等结构。接着我们观看了发电机组和它的一些控制设备,那些控制设备都是记录有关发电机的运行状态。解答我们提出的各种问题,我们从他们口中知道了那些用途和原理,并且了解了很多的有关检查设备的方法。接下来我们观看了巨大的水轮机,共有三台,连接水轮机的是压力管道,压力管道是指从水库、前池或调压室向水轮机输送水量的管道。这次实习也让我了解水库的经济效益:
水库的经济效益
每一个水利工程都具有它自身的经济效益和生态效益。河北省目前拥有大型水库18座,中型水库39座,小型水库997座,这些水库对全省的防洪、供水等起着不可替代的保障作用。对保障全省防洪安全、经济发展起到了重要的支撑作用。更重要的是众多的水利工程保护着关中人民免受洪灾之苦,这一切都是水利工程的建设目的。做为我们水利水电工程的学生都知道水电站才是水利工程中的重中之重,水电做为一种绿色能源,它无污染、不耗能,是国家大力发展的一个项目。
而由于北方地区常年缺水,水库发电很少,防洪作用很少,更别谈通航了,特别对像口上水库那样小型水库来说更是如此。它们主要是储存水源,让水资源合理利用主要的经济效益是给工农业提供水源,主要用于工业用水、农业灌溉、生活用水等,然后就是开发旅游业。比如口上水库的经济效益主要以提供饮用水(北方地下水不丰富,而且许多北方城市都出现了因地下水用量过度而产生塌陷、地沉现象)、水力发电以及旅游为主。其中旅游占了京娘湖经济效益的的一大部分。得天独厚的地理位置,景区目前每年接待游客60万人次。年收入4800万元京娘湖景区自开放以来都以他独特的气质吸引着大批国内外游客前来参观、游玩。
我们更进一步见识到水工建筑物的构造及应用,以及对后世带来的深远影响,经过老师的介绍,我们还认识做一项水利工程所产生的影响力。水利工程需要投资巨大的财力和物力,整个水利工程不仅是一个地方的水库而是国家的工程。因此做每项工程都必须收集尽可能多的水文、地质、气象等资料,经过严密的科学论证,推断施工当中可能遇到的一切可能的难题最后再结合当时的国力人力,及技术水平,综合一切,最后得出这个工程是该建还是不该建。这样才能做出造福人类的好工程。
五、实习总结及收获
本次认识实习,使我们对于水工建筑物的构造及作用、水力枢纽工程的基本原理和运行方式等有了较为全面的认识,为我们今后进行相关专业课程的继续学习打下了良好的基础,同时对水力学、水文学、水工建筑物、水利施工和前期准备工作做了巩固,促进理论与实践的结合,增强工程概念,丰富生产知识,对将来从事的工作有比较全面深入的了解和亲身感受,提高分析和解决实际问题的能力,在为今后的工作打下基础。通过实习,我了解了水利工程需要投资巨大的财力和物力,整个水利工程不仅是一个地方的水库而是国家的工程。因此做每项工程都必须收集尽可能多的水文、地质、气象等资料,经过严密的科学论证,推断施工当中可能遇到的一切可能的难题最后再结合当时的国力人力,及技术水平,综合一切,最后得出这个工程是该建还是不该建。这样才能做出造福人类的好工程;也初步了解了水利工程规划、设计、施工和运行管理的基本步骤,加深对工程施工技术、施工组织和施工管理知识的理解。
通过短暂的实习,让我受益非浅,自己亲身实践的东西是自己永生难忘的。对我个人的人生来说 ,我身切体会到了做好自己工作的重要性,在做事之前,要周全考虑到各个方面,更要有逻辑思维和一丝不苟的态度来对待事情,对工作认真负责、一丝不苟,所以从未发生过重、特大安全事故,希望他们继续保持发扬这种精神。这是我应该学习的精神。
最后,我要感谢带领我们实习的老师,他们不辞辛劳,带着我们在实习地。在我们有疑难的时候,为我们解惑。让我们了解到水利枢纽的结构、用途等一些我们平时学不到,看不到的东西,为我们以后在工作中快速的容入到工作环境中打下了坚实的基础。不落下一个学生,让我们在实习期间良好安定的环境,保证了实习的顺利完成。
第一部分序言
一、实习地区的地理位置
本次实习地区位于重庆市北碚区天府镇,其地理坐标为东经106°28′-106°31′,北纬29°50′-29°50′。实习地区为天府镇及周边地区,面积约20平方公里。以下为天府镇的地图和卫星地图。重庆市北碚区天府镇地图简介
二、自然地理状况
天府地区的地表形态为山地类型的低山区,海拔高度为400至750米左右,最高为后峰山,海拔773米,北高南低。该地区山峰林立、沟谷交错,山和谷的方向大致为北东-南西向呈脉状分布,具"一山二岭两槽"的地貌特征。一山多与背斜核部一致。两槽为背斜两翼嘉陵江组的膏溶角砾岩溶蚀所形成,北西翼代家沟-后峰岩-水岚垭槽谷为前槽,南东翼张家湾-三官殿-大土槽谷为后槽。二岭为抗侵蚀能力强的须家河组的砂岩构成。区内基岩裸露,产状较陡,泥薄水浅,森林稀疏。人口密集,梯田密布,清泉暗流。两侧的上三叠统砂、泥页岩地区,峰峦叠嶂、青松翠柏、苍翠欲滴,组成一条迷人的画廊。例如金剑山、北温泉、缙云山、金刀峡等旅游胜地。
三、实习目的
通过此次实习使我们加深和巩固基础地质各门课程中所学的地理知识,尤其是沉积岩石学和构造地质学,掌握野外地质调查工作的基本内容、方法和规范,学会收集和整理地质资料,并编制相应的地质图件,增强我们对各种地质现象的分析能力,如褶皱、节理、断层,肉眼初步确定各类岩性并判断沉积环境。也可培养我们吃苦耐劳,脚踏实地,孜孜不倦,互帮互助的精神。
四、实习的任务和要求
1.了解实习区的人文、地理、交通、经济等情况,区域构造位置,地层系统及主要构造特征。掌握野外地质填图的基本内容、步骤和方法。
2.确定地质填图的基本地层单位。对主要地层作剖面实测,绘制导线平面图、剖面图、柱状剖面图。
3.通过对地层、断层、构造界限定点、连线,观察岩层产状等进行地质填图。编绘地形地质图,构造剖面图和综合地层柱状剖面图。
4.了解实习区的沉积发展史,对施家梁东岳庙,白庙子南岸,姚家沟瓦店子三条沉积相的观察描述,掌握不同沉积环境下的各类相标志特征,沉积相分析方法和岩相古地理环境恢复方法。根据相标志确定沉积相类型编绘沉积相综合柱状剖面图和相序图。
5.了解实习区的区域构造特征,发展史及主要矿产资源情况,含油气特征与断层、节理的研究方法。
6.做到"六勤",即勤敲打、勤观察、勤测量、勤追踪、勤记录、勤整理。
7.编写实习报告。
五、实习方式
老师带队,确定住处,安排路线,野外踏勘,现场教学,着重观察,重点描述,逐步培养我们独立的思维方式,分析、解决问题的能力。
六、实习时间
20xx-4-6至20xx-5-5
第二部分地层及沉积、构造发展史
一、地层
实习区内褶皱强烈,最老地层为下三叠统茅口组地层,最新地层为中侏罗统上沙溪庙组。背斜轴向为北北东-南南西向,并向南西发生倾伏。茅口组为背斜的核部,两翼的地层分别为龙潭组、长兴组、飞仙关组、嘉陵江组、雷口坡组、须家河组、自流井组、沙溪庙组。茅口组、龙潭组、长兴组、飞仙关组依次发生倾伏。
(一)、二叠系(P)
1.茅口组(P1m)
茅口组为深灰色厚层,块状灰岩、生物灰岩、砂屑灰岩、晶粒灰岩,具眼球状构造,在实习区主要沿断层零星分布,组成背斜的核部,连续沉积在栖霞组之上。
2.龙潭组(P2l)
龙潭组为黄褐色页岩,灰岩,硅化白云岩,夹有黄色中层状砂岩,植物化石碎片多,为我国南方重要的产煤层,与下覆茅口组呈假整合接触。
3.长兴组(P2ch):厚度约
长兴组为灰色-中灰色中-厚层状含燧石生物灰岩,底中顶都含有燧石,中部最多,生物化石丰富,有蜓类、海百合、珊瑚等,含生物礁,裂缝有沥青质充填,缝孔发育,为川东地区重要的产气层,与飞仙关假整合接触。
(二)三叠系(T)
1.飞仙关组(T1f)
飞仙关组为暗紫色钙质泥岩、钙质页岩、泥灰岩,灰色薄-中层灰岩、鲕粒灰岩、泥灰岩,泥岩、页岩与灰岩互层,分为五段。与长兴组整合接触。
①飞仙关组一段(T1f1)
顶部和底部为暗紫色泥灰岩,中部为钙质泥岩,夹有页岩,灰岩透镜体,可见球状风化。
②飞仙关组二段(T1f2)
灰色薄-中层状灰岩,含鲕粒、藻纹、生物碎屑、内碎屑,缝合线发育,中上部含波痕。
③飞仙关组三段(T1f3)
紫红色钙质页岩,局部夹薄层状灰岩透镜体,生物化石丰富。
④飞仙关组四段(T1f4)
灰色薄-中层状鲕粒灰岩、泥灰岩、介壳灰岩,中上部夹黄褐色页岩(碳酸盐的盖层,为标准层)。内碎屑(以砂屑为主,也含砾屑)、泥质条带发育。
⑤飞仙关组五段(T1f5)
紫红色页岩,中部夹黄褐色泥岩、泥灰岩。
2.嘉陵江组(T1j)
嘉陵江组为灰色灰岩、白云质灰岩、白云岩、豹皮灰岩和膏溶角砾岩,岩溶发育,常形成溶洞、槽谷。可分为四段,整合于飞仙关组之上。
①嘉陵江组一段(T1j1)
灰色薄-中层状灰岩和凝泥灰岩,夹有介壳灰岩,含有藻纹、泥纹、内碎屑、生物碎屑,裂缝发育,缝合线、节理发育,中下部可见黄铁矿,揉皱,局部有冲刷面和虫迹现象。②嘉陵江组二段(T1j2)
灰色中-厚层白云岩质灰岩、白云岩、膏溶角砾岩,灰岩为藻灰岩和豹皮灰岩,可见刀砍纹,在川东为气层。
③嘉陵江组三段(T1j3)
薄-中层灰岩,颜色丰富,有灰色、暗红色、褐色、黄褐色,含有砾屑、砂屑、泥质条带、缝合线。
④嘉陵江组三段(T1j4)
灰色膏溶角砾岩和泥晶白云岩为主,夹灰岩,刀砍纹发育。
3.雷口坡组(T2j)
灰色中层状灰岩夹白云岩、膏溶角砾岩,底为薄层绿豆岩(火山灰沉积形成,硅质颗粒,为标准层),与下三叠统平行不整合接触。
4.须家河组(T3x)
须家河组为长石石英砂岩和页岩,含煤层。分为六段,一、三、五页岩为主夹砂岩、煤层,二、四、六厚层砂岩为主夹页岩,页岩一般出露在沟谷处,砂岩在凸出,与雷口坡组平行不整合接触。
①须家河一段(T3x1)
黄褐色页岩,底部砂岩与页岩互层,含有薄煤层,砂岩中可见白云母。
②须家河二段(T3x2)
黄灰色中层石英砂岩和长石砂岩,颗粒均匀,发育斜层理。
③须家河三段(T3x3)
黑灰色页岩,夹煤层。
④须家河四段(T3x4)
浅黄色厚中-细粒石英砂岩,斜层理发育。
⑤须家河五段(T3x5)
灰黑色页岩夹长石砂岩。
⑥须家河六段(T3x6)
浅灰色厚层中粒长石石英砂岩,斜层理发育,顶部褐黄色风化壳,与上覆地层假整合接触。
(三)侏罗系(J)
侏罗系为一大套红色粘土岩、碎屑岩夹碳酸盐岩,为潜水湖泊相沉积,与下覆地层呈假整合接触,分五段。
1.上中统自流井组(J1-2zh)
①珍珠冲段(J1-2zh1)
紫红色页岩为主夹砂岩、粉砂岩。
②东岳庙段(J1-2zh2)
黄褐色页岩、粉砂岩,灰色中层状生物介壳灰岩。
③马鞍山段(J1-2zh3)
紫红色泥岩夹粉砂岩、砂岩。
④大安寨段(J1-2zh4)
灰色介壳灰岩与钙质泥页岩不等厚互层,粒序层理和斜层理发育。
⑤凉高山段(J1-2zh5)
灰黄色泥岩、粉砂岩、砂岩。
2.中统沙溪庙组(J2s)
①下沙溪庙组(J2s1)
紫红色泥岩夹砂岩。
②上沙溪庙组(J2s2)
紫色泥岩类杂色砂岩,分布于向斜轴部一带。
二、沉积发展史
川东地区因褶皱强烈,基本上都为三叠系以上的地层。
1.寒武纪:
川东地区为海洋环境,地势西北高东南低,地层具明显两分性:下统为泥沙质和碳酸盐沉积,化石丰富;中上统一镁质碳酸盐沉积为主,化石稀少。
早寒武世川东地区为向东倾斜的混积型缓坡,为潮下低能碳酸盐沉积。
中寒武世以后,扬子区古陆不断扩大,早期的斜坡发展成镶边型碳酸盐台地。由于康滇古陆的东南部水下隆起形成半封闭海盆,气候炎热干旱,海水盐度增高,主体发育了一套化石稀少的白云岩沉积。因陆源碎屑减少,物区为康滇古陆,地壳沉积缓慢而持续。
2.奥陶纪:
早奥陶世海侵开始,海水不断向西超覆,使川东地区为浅水海洋环境,海水较寒武纪深,为碳酸盐为主夹砂泥质的开阔台地相带。海水中生物发育,水质较浑浊,只有红花园组和宝塔组为清水环境沉积。奥陶纪期间,陆源物质供应总体欠充足,沉积缓慢。奥陶纪末,海平面下降,康滇古陆与滇黔桂古陆相连,形成五峰期的滞留海盆,沉积典型的笔石页岩相。
3.志留纪:
志留纪初,受加里东运动的影响,川东地区地壳抬升为陆,此后被海水淹没成为浅海,水体深,陆源物质充足,生物大量繁殖。晚志留世,再次受加里东运动的影响,抬升为陆,长期遭受剥蚀而缺少上志留统、泥盆系、下石炭统的地层。
4.石炭纪:
中石炭世,川东地区为海陆过渡环境,古陆因长期遭受剥蚀而缺乏陆源物质,气候干燥,蒸发强烈,形成了一层白云岩。此后海水退出本区而缺失上石炭统地层,直到二叠纪才被海水淹没接受沉积。
5.二叠纪:
早二叠世初的梁山期,本区为海陆交互环境,气候温暖,植物繁茂,沉积了夹煤线的泥页岩和钙质泥岩。栖霞中期起,因全球气候转暖导致冈瓦纳大陆冰川融化,海平面上升,本区又一次成为浅海环境,各种生物大量生长,有孔虫、蜓类广泛分布,三叶虫、笔石绝灭,陆源物质缺乏,沉积了栖霞组和茅口组的碳酸盐岩。早二叠末晚二叠世初,发生"东吴运动",炽热基性岩浆从四川西部断裂带益处,冷却后形成暗绿色的玄武岩。火山喷发之后,海水再次侵入,形成海陆交互环境,气候温暖,植物繁盛,形成龙潭组煤系地层。此后海水加深扩大,康滇古陆缩小,变为温暖清澈的浅海,底栖生物发育,发育小型生物礁,沉积含燧石结核灰岩。
晚二叠世末期,碳酸盐快速沉积,地壳轻微抬升露出地表。
6.三叠纪:
早、中三叠世本区一浅海碳酸盐岩沉积为主,晚三叠世以海陆交互相碎屑岩沉积占优势。早三叠世本区为浅水海洋,陆源物充足,沉积飞仙关相区的紫红色钙质泥岩、泥灰岩、灰岩。早三叠世后期及中三叠世早期,西部古陆抬升,大巴山古陆出现,使川东地区成为半封闭状态而出现潮上蒸发环境,白云岩广布,还有盐类沉积
中三叠世末,受早期"印支运动",四川的构造格局发生明显变化,发生大规模海退(即拉丁期大海退),本区上升为陆地。其中发生了一次火山喷发,形成须家河底部的"绿豆岩"。晚三叠世海侵开始,来自西边的特提斯洋,使四川成为一个巨大湖泊,气候温暖,植物繁茂,河流、沼泽发育。植物堆积埋藏后形成煤层。晚三叠世末期,地壳有过短暂的抬升。
7.侏罗纪
侏罗纪初期,气候温暖潮湿,沉积环境与晚三叠世基本一样,湖泊沉积,植物大量繁殖,水生生物也大量发育。中侏罗纪起,气候变暖,湖泊面积减小,地壳断断续续缓慢沉降,至晚
侏罗世为红色泥岩及砂岩夹石膏沉积,显示干燥气候特征。
侏罗纪末期,受燕山运动的影响,川东地区发生强烈的褶皱运动,形成北东-南西向的隔挡式构造。
三、构造发展史
川东高褶的前地质背景,是在浅变质岩系的基底上,经晋宁运动以后,开始盖层沉积,古生代为斜坡,中生代为印支古隆起(实习区位泸州古隆起最北低端),经喜山运动改造完成。主要动力来自南东和北西方向的对持强大挤压力,由于该区东为七跃山,西为华蓥山大断裂的制约及基底、古隆起的影响,形成北东向线状梳妆褶皱,背斜紧闭、向斜宽阔平缓的隔挡式构造。
观音峡背斜天府段的构造,是受区域构造应力场的控制而形成的。该区受南东-北西方向的水平挤压,形成不同规模,不同力学性质,不同方向的构造。背斜垂直主应力方向,走向逆断层是在剖面剪节理基础上形成的,平移断层是早期平面剪节理发育而成的,正断层是由于地层发生倾伏,重力差异所形成。它们均具统一力场的规律。
第三部分矿产
四川盆地为多层系的含油气盆地,主要的油气层有:P1m、P2ch、T1f、T1j、T3x。黄铁矿位于上二叠统底部的玄武质粘土岩中,规模不大。高岭土位于上三叠统长石砂岩,价值不大。建筑石材(实习区)多为飞仙关组第四段的灰岩,作为水泥原料。
第四部分沉积相分析(三条单剖面)
一、观音峡南岸(白庙子)飞仙关组下部剖面
1.前言
白庙子飞仙关组下段剖面位于观音峡嘉陵江边,剖面完整,各种相标志明显。由于江水的原因,底部未出露,被淹没。
2.沉积特征及环境分析
沉积特征:
①T1f1(未见底)
16-22层:暗紫色薄-中层钙质泥岩,局部夹灰岩透镜体,下部层理发育,可见波痕,上部有低角度纹层,含少量交错层理,具生物碎屑、砾屑,韵律明显。
23-26层:暗紫色中-厚层钙质泥岩,中部夹微细纹层灰色灰岩并含砂屑,上部夹薄层砂屑灰岩并呈透镜体分布。
27-29层:暗紫色泥灰岩。下部中-厚层,夹透镜状砂屑灰岩,水平纹理明显,具斜层理,局部含生物碎屑。上部为薄层状夹钙质泥岩,含透镜状条带灰岩,顶部纹层发育。
30-33层:暗紫色薄-中层钙质泥岩夹薄层灰岩透镜体,底部含藻纹,顶部含页岩,可见藻纹。34层:紫灰色厚层藻纹砾屑灰岩,从底至顶层理变薄,砾屑先变大再变细,排列混乱无规律,风暴沉积形成。
35-38层:下部为暗紫色页岩;中部为暗紫色薄-中层泥灰岩夹灰岩透镜体;上部薄层状砂屑灰岩与页岩互层,其顶部页岩为黄褐色,斜层理和交错层理发育,具波痕。
②T1f239-40层:灰色薄-中层状砂屑灰岩,中下部斜层理、交错层理发育,局部可见丘状层理和羽状层理;顶部平行层理发育,色浅粒粗,可见生物碎屑。
41-44层:灰紫色薄-中层鲕粒灰岩,下部鲕粒往上逐渐变大,中部和下部波痕相当发育,波高与波长都很大,上部夹紫红色页岩。
45-46层:下部为紫红色页岩,含紫色藻纹层,水平层理发育:上部为灰色中层藻纹灰岩夹灰岩和页岩。
一、实习目的
1、为了熟悉火成岩、沉积岩、变质岩的各种结构、构造特征,以及当地地质构造、河流地貌、岩溶地质作用等各种地质地貌,比如:片麻岩、鲕状灰岩、竹叶状灰岩等岩石的熟悉,识别节理、断层,层理、层面构造,河谷发育及形成等。以及去武安的沿途出现的地质构造、河流地貌、岩溶地质作用、沉积岩构造等。
2、通过野外实习,进一步了解地质学的基本内容,掌握地质学的基本技能和研究方法,了解和掌握地表形态及其发生、发展、结构和分布规律。
3、通过对各种地质地貌的观察,认知并了解典型的地质地貌特征,能对野外的地质地貌构象作出基本的解释,并能正确地推算当地的地质演变历史。
二、实习概况
我们的这次地质实习从2xxx年10月8号开始到10月21号结束。 10月8号到10月19号为准备期,包括老师在教室给我们介绍本次实习的地点,实
习目的以及实习时应该注意事项,例如注意安全,带够足够食物和水,并概况性地介绍京娘湖地区和莲花洞地区的地质情况,让我们对本次实习之地有初步的了解和认识,以便在实习中留心观察;讲解完毕后我们搜索实习地点地质资料及图片以便更好完成实习。
10月20号为野外实习期,我们在古武当山地区和莲花洞地区的天乳山中实习。10月21号为资料整理期,把自己记录内容整理成为实习报告。
三、实习内容
(1)实习地区的地形地貌
本次实习区域位于太行山东麓南段,西连太行山地,东接华北平原,为太行山与华北平原过渡带。西部、西北部和中部鼓山为陡峻的断块山地,山峦起伏,向东逐渐过渡为丘陵、平原。总的地势是西北、西部高,东南、东部低。
1.古武当山
古武当山位于河北武安市西北处,距邯郸市70公里,是一座道教历史名山。山顶一唐代古碑上记载有“古武当山”字样,经专家考证认定是久为国内道教界寻找的著名的北方武当山,其历史早于国内其他武当山。
古武当山自然风光秀美,文物古迹众多,山势奇特,五峰相望,顶顶有庙,峰峰插天,杆被繁茂,满山葱郁。进入景区,您可先乘缆车直达山顶,上庙主峰海拔1437.7米,真武庙建在山顶处,庙内供着道大神真武大帝和太极宗师张三丰。北顶老爷顶,南顶奶奶顶,中间有一天桥连接。置身山顶,极目远望,遍山水云水,如入仙境,真是“神在庙中坐,庙在云中行”。
2. 京娘湖
京娘湖位于河北武安市西北部,距邯郸约60公里,现为AAAA级风景区。因宋太祖赵匡胤千里送京娘的故事发生在这一带,故得此名。京娘湖亦称口上水库,位于武安市西北部山区的口上村北,距武安城30公里,现凭借其中山川水色开辟成为旅游风景区和避暑胜地。
这里层峦叠嶂,川谷深幽,其风景各具特色。有的为人工造就,气魄雄伟,巧夺天工;有的受自然造化千姿百态,栩栩如生;有的同神话故事和历史故事相交融,赋情于景,使人触景生情。据史料记载赵匡胤千里送京娘的故事就发生在这里。
此外,京娘湖水库大坝,大坝横阻于门道川与常社川入口处。为浆砌石重力坝,高81米,长185米,坝顶宽10.5米,水库容量3200万立方米,在溢流段上建有交通桥。一坝雄踞,宛如银壁,雄伟壮观。还有京娘峡,原名三层门,后因此处所传赵匡胤千里送京娘的故事而改称现名。这里峭壁高悬,若乘舟入谷,仰望蓝天一线,俯视碧水一带,大有“峰与天关接,舟从地窟行“之感。
3. 天乳山
美丽的天乳山位于武安市活水白云川井峪和宅清沟村之间,距离武安25多公里,该山雄伟壮丽,钟乳满山,森林茂密, 天下奇景,这里的钟乳大约在一亿万千万年左右,形成了独特的钟乳奇观,这些钟乳石在人迹罕至的深山陡崖上,发现了大片裸露在外的钟乳石,全国少有。它们漫山遍野,成群成堆,形状各异,有的像佛,有的像人,有的似动物,有的似植物,天然形成,巧夺天工,从山脚至山顶分成三层,一层比一层精彩。
(2)京娘湖的实习
10月20号早上7点,在*****等老师的带领下我们前往武安京娘湖进行实习。沿途观察到京娘湖的岩性和节理裂隙,层理等地质结构 ,并注意到沿途山脚下有大量的坡积物。
1.京娘湖附近的主要岩性
系震旦长城群大红峪组:为本次实习见到的最古老的地层。岩性为紫红或粉红色中厚层中粗粒石英砂岩及长石英砂岩,含铁质及海绿石。层面清楚,交错层里和波痕发育,与上覆寒武系地层为假整合接触,平均厚度为18m。
2.节理裂隙
在京娘湖地区的道路两边垂直的峭壁上,可以看到由于岩石上部拉应力作用,产生的节理裂隙,裂隙有大有小,有些相互交错。
节理裂隙是断裂构造的一类,指岩石裂开而裂面两侧无明显相对位移者(与有明显位移的断层相对)。节理是很常见的一种构造地质现象,就是我们在岩石露头上所见的裂缝,或称岩石的裂缝。 这是由于岩石受力而出现的裂隙,但裂开面的两侧没有发生明显的(眼睛能看清楚的)位移,地质学上将这类裂缝称为节理,在岩石露头上,到处都能见到节理。
以节理与岩层的产状要素的关系而划分为四种节理:
走向节理:节理的走向与岩层的走向一致或大体一致。
倾向节理:节理的走向大致与岩层的走向垂直,即与岩层的倾向一致。
斜向节理:节理的走向与岩层的走向既非平行,亦非垂直,而是斜交。顺层节理:节理面大致平行于岩层层面。
3.沉积岩层理构造及层面构造:
在道路两边随处可见由沉积岩形成的层理结构,层理分明,大部分有一定的倾斜度。层理是沉积岩在形成过程中,由于沉积环境的改变所引起的沉积物质的成分,颗粒大小、形状或颜色在垂直方向发生变化而显示成层的现象。层理是沉积岩中最重要的一种构造特征,是沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的最主要标志。
水平层理:是由平直且与层面平行的一系列细层组成的层理。它是在比较稳定的水动力条件下(如河流的堤岸带、闭塞海湾、海和湖的深水带),从悬浮或溶液中缓慢沉积而成的。
单斜层理:是由一系列与层面斜交的细层组成的层理。细层的层理向同一方向倾斜并大致平行。它与上下层面斜交,上下层面互相平行。它是由单向水流所造成的,多见于河床或滨海三角洲沉积中。
交错层理:是由多组不同方向的斜层理互相交错重叠而成的,是由水流的运动方向频繁发生变化所造成的,多见于河流沉积层中。
层面构造:指岩层层面上由于水流、风、生物活动等留下的痕迹,如波痕、泥裂、雨痕、流痕等。
4.河流地质作用
在去京娘湖的路上可见道路多数沿着河流方向而建,在路上随处可见河床中的由于搬运作用形成的较为大小均匀的鹅卵石,不过有的已经干涸,有的断断续续有些娟娟溪流。
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。
(3)古武当山地区实习
我们实习的第一站来到古武当山地区,我们看到的岩层属于震旦纪的阜平群,为邯郸地区最古老地层,也是本次实习见到的最古老的地层,岩性为具有片麻状构造或条带状构造,有鳞片粒状变晶的变质岩片麻岩,它主要由长石、石英和各种暗色矿物(云母、角闪石、辉石等)组成。根据岩石的物质成分可分为富铝片麻岩、斜长片麻岩、碱长(二长)片麻岩和钙质片麻岩等。还可依所含矿物种类进一步分为角闪石斜长片麻岩、石榴子石斜长片麻岩、黑云母斜长片麻岩等。其原岩类型比较复杂,可以是正常沉积岩(粘土岩、粉砂岩等),也可以是火山岩、火山碎屑岩或各种侵入岩。在一定的温度和压力条件下,可由区域变质作用或接触变质作用形成。
(4)天乳山实习
本次实习的第二站来到美丽的天乳山,在这里认识和了解这里的岩性和相关的地质构造,在爬山的过程中,在山下随处可见大面积的石英状砂岩和层理结构,等到山腰上的平台上后出现了寒武纪馒头组的紫红色页岩,崮山组的竹叶状灰岩;沿途可以看到褶皱构造,路边岩石的溶蚀沟槽等现象。等爬到牙口后我们下山休息时,在休息的地方的石块砌的墙体上可以看到毛庄组的豹皮灰岩,等休息完毕后,下午1:30我们继续向上爬,这时会看到大面积的张夏组的鲕粒灰岩,页岩等岩石以及由于岩溶作用形成的小型溶洞和罕见的裸露在外的钟乳石,甚至还可有水滴不断从岩壁上滴落。
1.天乳山的主要岩性
震旦纪长城群中大红峪组:为莲花洞地区的天乳山最古老的地层。岩性为紫红或粉红色中厚层中粗粒石英砂岩及长石砂岩,含铁质及海绿石。层面清楚,交错层理。
寒武系下统馒头组:上部泥岩;下部薄层泥质灰岩与微晶白云岩互层,含燧石结核; 毛庄组:主要为紫、暗紫色泥岩,顶部及中部夹有薄层鲕状灰岩及中厚层状含泥质白云岩。
寒武系中统徐庄组:上部泥岩夹钙质粉砂岩,含砂碎屑灰岩;中下部含绢云母泥岩,夹海绿石石英砂岩、含砂泥灰岩。
寒武系中统张夏组:上中部厚、中厚层鲕状灰岩,豆状灰岩夹厚层灰岩;下部厚层花斑灰岩,底部薄板状泥质条带灰岩夹泥灰岩。
寒武系上统崮山组:下、中部薄板状,中厚层灰岩夹泥岩,竹叶状灰岩,泥质条带灰岩和鲕状灰岩;上部厚层泥质条带灰岩;顶部中厚层灰岩夹泥岩。
2.看到的岩石
① 鲕状灰岩,又称鲕粒灰岩,是一种以鲕粒为主要组分的石灰岩,它是一种良好的储油岩.它是兼具化学和机械成因的石灰岩,形成于碳酸钙处于过饱和状态的海、湖波浪活动地带或潮汐通道水流活动地带。
其成因为波浪和潮汐的作用引起水介质的搅动,每搅动一次,生物碎屑、球粒、内碎屑、陆源碎屑等便处于悬浮状态,同时促使二氧化碳从水体中逸出,过饱和的碳酸钙(文石针)围绕碎屑颗粒沉淀一圈包壳,这样周而复始的搅动,便形成具有一圈圈同心纹包壳的鲕粒。当鲕粒达到一定大小,其质量超过波浪、水流搅动的能量,便堆积在海底,不再被搅动,并为亮晶方解石胶结,形成亮晶鲕粒灰岩,若鲕粒被带到低能环境,则形成泥晶鲕粒灰岩。
② 竹叶状灰岩,石灰岩的一种,其特点为截面有砾石呈竹叶状。在我国华北地台上寒武统崮山组曾出现过大量的竹叶状灰岩现象。
属寒武系碳酸盐类的沉积岩。它的形成是由碎石集散于海里,经海水长年冲击、侵蚀,慢慢变成类似橄榄状碎石块,一般长0.3cm~10cm,后又经地壳运动、沧海变迁,渐渐被一种钙质胶接、粘合、挤压在一起。沧海变为陆地后,这些合成石块在地壳的变化中露出地面,受雨水冲刷、风化等外力作用而变成今天的模样。
其成因为在正常的浅水海洋中形成的薄层石灰岩,在其刚形成后不久,有的可能尚处于半固结状态,被强烈的水动力破碎,搬运和磨蚀,并在搬运不太远的地方,在水动力条件相对较弱的环境下堆积下来,再经成岩作用,从而形成竹叶状灰岩。
③ 紫红色页岩,一种含铁元素的页岩,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。
④ 豹皮灰岩,是一种具黄色、褐红色不规则斑纹的石灰岩,貌似豹皮,故名豹皮灰岩。通常基质部分为隐晶质方解石或微晶方解石,斑纹部分含有较多的白云石。它是石灰岩在成岩过程中发生白云石化而成的,白云石化作用常选择石灰岩中渗透性较好含颗粒的条带或斑块进行。此种灰岩在中国寒武纪、奥陶纪地层中常见。一般认为豹皮灰岩是经韧性剪切作用的灰岩形成的钙质糜棱岩。
3.天乳山的断裂构造
在地质构造运动的过程中,岩石因所受应力强度超过自身强度而发生破裂,使岩层连续性遭到破坏的现象称为断裂。基本类型是节理和断层。
① 节理裂隙:
岩层发生了裂开但两盘岩石没有发生明显的相对位移的断裂变动。按其形成的力学性质,节理可分为张节理和剪切节理和劈理。节理常成组出现。在天乳的山顶上可见许多节理裂隙
② 断层:
如果断裂两侧的岩石已发生了明显的相对位移,则称断层。
4.天乳山的褶皱构造:
在牙口向远处看可见地层走势倾向东南,呈现明显的褶皱结构。
褶皱结构: 在地质构造运动的过程中,岩层在侧向压力作用下发生弯曲,但仍保持连续性和完整性,这种地质构造形态叫褶皱。褶皱中单个的弯曲也称褶曲。褶皱的面向上弯曲o两侧相背倾斜o称为背形r褶皱面向下弯曲o两侧相向倾斜o称为向形。如组成褶皱的各岩层间的时代顺序清楚o则较老岩层位於核心的褶皱称为背斜r较新岩层位於核心的褶皱称为向斜。正常情况下o背斜呈背形o向斜呈向形o是褶皱的两种基本形式。单个褶皱大者可延伸数十公里o小者可见於手标本或在显微镜下才能见到。
绪言
一、地质实习的性质与目的本次实习是工程地质课程的野外认识实习。实习的目的为使学生初步具有野外观察分析岩石类型及其结构特征、地质构造特征、流水及其它自然地质作用特征的能力,初步具有认识和解决水利工程建设中简单工程地质条件和水文地质条件下地质问题的能力。
二、实习地点
秦皇岛柳江全国高校地质实习基地(石门寨乡上庄坨村)
三、本次实习基本要求
1能够根据所学的知识,识别不同成因类型的岩石及其结构特征,识别断裂和褶皱构造现象,能对一般的工程与水文地质问题进行分析和简单评价。
2对实习中所见到的各种现象要现场做好原始记录。3每天结束实习后,要及时总结,做好实习日记。4实习结束后,按要求认真编写实习报告。
四、本次实习基本内容
1常见岩石类型、岩体结构类型及工程地质特征。岩石类型鉴别:首先根据野外岩石的产状判断岩石所属大类(岩浆岩、沉积岩、变质岩),其次观察岩石结构和构造特征(沉积岩的层理、岩浆岩的斑晶、气孔、杏仁、原生节理等)。
岩体的结构类型识别:注意观察岩体中结构面(裂隙面、断层面、岩层层面等)发育的情况,包括发育方位、密度、延伸情况、填充。由此确定岩体是属于如下哪一类型:a、整体块状结构 b、层状结构 c、碎裂结构 d、散体结构
2常见堆积物类型及工程地质特征。首先观察堆积物所处的位置特征,然后结合堆积物的组成,颗粒大小、颗粒表面及特征、和下伏基岩的关系等判断是属于哪种堆积物(残积物、洪积物、冲积物、坡积物等)。
3常见地质构造类型(断层、裂隙、褶皱)(1)结合地形地质图,注意观察岩层的产状。
(2)根据指导教师的指导,观察断层两侧底层产状的变化,地层移动方向,断层面的特征,断层崖地貌特征等,并由此判断断层的性质(张性、压性、扭性)
(3)结合地形地质图,观察地层弯曲变化情况、核部地层、两翼地层、枢纽产状、轴面产状。由此判断褶皱的类型:水平褶皱、倾伏褶皱、直立褶皱、歪斜褶皱、倒转褶皱。
4常见地貌类型及场地工程地质特征
根据指导教师的指导,观察地貌类型(河流地貌、山岭地貌、岩溶地貌、海蚀地貌等);根据场地平整情况,岩石的分布以及工程性质,土的类型以及分布情况,场地周围地形复杂程度等初步判断场地的工程地质复杂程度。
第一章实习区自然地理概况
1.1位置与交通
这次地质实习地区是秦皇岛市区及市区之北的柳江盆地。基地设在“全国高校地质实习基地”,其位于柳江盆地中心的上庄坨村村旁。
秦皇岛市位于河北省东北部,北倚燕山,南临渤海,西隔杠山与碣石山遥望,东越长城与辽宁绥中为邻。市内划分为秦皇岛(海港)、山海关和海滨三个区,三区之间有沥青或水泥公路相连,长50公里,宽6公里,呈狭长带状,全称秦皇岛市。其外围有抚宁、昌黎、卢龙和青龙四个市管县。所为秦皇岛地区,即包括上述三区四县。全区面积7467km2,人口约300万。秦皇岛(海港)区是全市的政治,经济和文化中心,素有“不冻港”和“玻璃城”的美誉。新建的大型能源出口码头,各国轮船往来频繁,耀华玻璃远销世界各地。山海关区的天下第一关是万里长城的东端起点,雄伟壮观,为山、海相接的隘口,向为兵家必争之地。名胜古迹较多,海滨区为疗养避暑胜地,风景秀丽,气候宜人,滨海沙滩最适宜海浴。
秦皇岛市以其优越的自然地理环境于1984年4月被国务院列为14个对外开放的沿海重点建设城市之一。目前已形成为港口,旅游和玻璃工业三大优势为主体的新兴城市。秦皇岛市为东北和华北两大经济区的交通咽喉,故铁路和公路交通发达。现有京沈,京秦,大秦和青秦四条铁路。公路除京沈和津秦两条国道外,并有地方性沥青路多条,通往所属各县和乡镇,每天均有班车往来。空运线自1984年以来已辟有京秦,秦石和秦沪等民用航线,有定期班机飞行。
柳江盆地位于秦皇岛市区之北的抚宁县境内,属石门寨乡管辖。南起黑山窑村,北至义院口长城脚下,长约15km;东起张崖子村,西至伍庄-山羊寨一带,宽约12km,总面积约180km2。盆地中心南距秦皇岛市23 km,由秦皇岛市区开来的班车通往盆地内各村寨,青秦铁路纵贯盆地中部,交通较为便利。
在柳江盆地范围内,各时代地层的发育具区域代表性且连续出露,岩石类型也较齐全,地质构造清晰直观,外动力地质作用现象较多。此外,在海滨和山海关一带可以观察到许多近,现代海洋地质作用现象及各种地貌,配合柳江盆地的野外地质观察,极易进行将今论古的分析,有助于直观地理解和深入地思考许多地质学中的基本原理。所以,秦皇岛地区是一个非常理想的地质实习场所。1.2地形地貌
俯瞰秦皇岛地区,表现为北高南低,总趋势为西北高,东南低,总体上属丘陵区;但其北部和西北部的局部为低山区,临海地带长约50 km,发育有狭窄的向海倾斜平原和台地。
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形成的陡峻山岭所包围,东南面多为丘陵。最高峰西北部的老君顶,海拔493.7 米,最低处为东南部大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,东部山区的海波高度一般为160~300 米。总的地貌特征与全区相同,亦表现为西北高,东南低。
1.3水系
盆地内的主要水系为大石河,即沿此方向纵贯盆地,出盆地后于山海关西侧注入渤海。
境内的主要河流有大石河,汤河,代河和洋河等。均系入海河流,为临海小型水系,它们大都发源于北部的低山丘陵和台地区,其流向均为由北向南,由西北向东南流入渤海。河流的补给源以降水补给占绝对优势,约占全年径流量的80%左右,皆为流程短,流量小,含沙量高的季节性河流,现概述如下。
石河:又名大石河。发源于青龙县前山附近,由西北向东南流经柳江盆地后注入渤海。全长70 km,其中近60 km河段流经山区,并有9条小河汇入,仅下游12 km的河段流经倾斜平原。该河流流域面积约600 km2,其中569 km2以上为山区,故为山区性河流。河床总高差为400 m,平均坡降为6%左右。山神庙以上为20‰,大桥河口为1.3‰。河床主要为砾石,少有漂砾和粗中砂。
第二章实习区岩石描述
在岩石圈中种类繁多,按照成因可将其分为三大类,及岩浆岩、变质岩和沉积岩。这三大类岩石在本区均有不同程度的出露。
2.1沉积岩
以物质来源为主要考虑因素的分类,沉积岩被分成三类,即由母岩风化物质、火山碎屑物质和生物遗体形成的不同沉积岩。母岩分化产物形成的沉积岩是最主要的沉积岩类型,包括碎屑岩和化学岩两类。碎屑岩根据粒度细分为砾岩、砂岩、粉砂岩和黏土岩;化学岩根据成分,主要分出碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物岩、硅岩和其他一些化学岩。花岗岩:沙锅店等地出露花岗斑岩岩墙。辉绿岩:分布在亮甲亮甲山、鸡冠山等地,于前中生代沉积岩或变质岩中。辉绿岩呈灰黑色、灰绿色或黑灰色,为斑状结构或无斑状细晶-微晶结构、基质为细粒或辉绿结构至隐晶结构,个别具球状结构,气孔构造。辉绿岩依据充填断裂的性质、归属为海西-印支期构造岩浆岩旋回,即与本区早期东西向构造有成因联系。
2.2岩浆岩
柳江内部与边缘存在规模不等时代不同的火成岩岩体。盆地西侧有大面积出露的燕山期花岗岩,形成高耸陡峭的地势;侵入向斜西翼的岩脉岩墙一般偏酸性,向斜动东翼为规模不大的中性岩脉,岩墙等,中生代的火山喷出岩(鞍山岩)分布于向斜盆地的核部,形成盆地内的高山。左图为鸡冠山火成岩地貌
第三章实习区土的描述
3.1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。
3.2坡积物
岩石经风化后,在经雨水或雪水将高处的风化碎屑物质洗刷而向下搬运,或由本身的重力作用,堆积在平缓的斜坡或坡脚处,就形成为坡积物。(有搬运距离的,也在陆地即坡脚,但没有分选,杂乱的)坡积物是残积物经水流搬运,顺坡移动堆积而成的土。即是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥蚀,顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。其成份与坡上的残积土基本一致。由于地形的不同,其厚度变化大,新近堆积的坡积土,土质疏松,压缩性较高。它一般分布在坡腰上或坡脚下,其上部与残积物相接。坡积物底部的倾斜度决定于基岩的倾斜程度,而表面倾斜度则与生成的时间有关,时间越长,搬运、沉积在山坡下部的物质就越厚,表面倾斜度就越小。
坡积物质随斜坡自上而下呈现由粗而细的分选现象。其成份与坡上的残积土基本一致。与下卧基岩没有直接关系,这是它与残积物明显的区别。
由于坡积物形成于山坡,常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动,还由于组成物质粗细颗粒混杂,土质不均匀,且其厚度变化很大(上部有时不足一米,下部可达几十米),尤其是新近堆积的坡积物,土质疏松,压缩性较高。
3.3洪积物
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
3.4残积物
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)。
第四章地质构造
本区位于燕辽沉陷带东段,山海关隆起的东南边缘断裂构造带,又因现代燕山隆起与渤海拗陷的过渡带以及燕山山脉由东西转转向北东向的肘状部位,应力比较集中,故新、老构造均比较发育。据地矿部天津地质矿产研究所资料,本区断裂构造发育,其中以NNE向断裂最为发育,其次为NW向断裂、NE--NEE向断裂和EW向断裂,此外,在山海关之北上发育有环状断裂。
4.1柳江盆地构造
柳江盆地地处秦皇岛市之北,其地质构造亦表现为以断裂为主,褶皱不发育。
4.1.1柳江向斜构造
柳江向斜位于华北地台山海关至遵化间的一个出古老变质岩系所组成的隆起构造区内,是一十由晚元古代至中生代岩层所组成的向斜构造,该向斜近南北向延伸。北起城子峪,南至上平山,长达20公里,东起张崖子、黄土背,西达花场峪,宽约10公里。中生界侏罗系分布在盆地中部,构成向斜的核部.向 斜的基底为古老变质岩系,出露于向斜北、东、南边缘.向斜两翼极不对称,东翼产状平缓且稳定,西翼产状陡立,甚至倒转.向斜轴紧靠西冀,所以东翼的出露宽度约为西冀的五倍,向斜轴面西倾,倾角约为40度左右(见柳江向斜剖面示意图)。
至北部老君顶以北,受西部构造影响,向斜轴向偏为北北西向。向斜枢纽在南部埋藏深度较之北部较大。从下奥陶统顶面的枢纽来看,在南部秋子峪至山羊寨一线以东1~2公里的埋藏深度于海平面以下900米,而北部在纳子峪一带,其埋藏深度在海平面以下不足400米。向斜东翼构造简单,西翼受断层破坏严重,北部有宽缓的次级褶曲——纳子峪向斜、教军场背斜、苏庄背斜等,西南原有北北东向倾伏的上平山背斜与柳江向斜相邻。柳江向斜东翼占据面积很大,约为整个向斜面积的三分之二强。构造简单,地层产状平缓,近似于一个地层南北走向,向西倾斜的单斜构造,岩层倾角在10~30度左右,通常为10~20度。南端黑山窑一带,因接近向斜南部转折端,岩层产状急剧改变为东西走向。东翼区的寒武系出露地带有一系列的侵入岩株、岩墙,对于围岩并无明显扰动。而侵入与煤系地层中的岩浆岩,则使煤层受到破坏。向斜西翼为一南北向狭长地带,地层产状陡立,倾角在70度以上,甚至在南段秋子峪至山羊寨一带产状倒转。其西缘与燕山晚期的花岗岩岩基接触。接触带上变质作用明显,柔皱强烈。西翼受挤压强烈,产生下一系列逆断层,构造相当复杂。
4.1断裂构造
本区断层发育,种类较多,主要为逆断层和正断层,分布于柳江向斜内,各处特点不尽相同。分布于东翼的断层主要有北东向及北西向两组,此外还有近南北向及近东西向两组。前两组断层大多为正断层,其中水平方向的运动分量并不显著。山于这类断层集中于岩墙、岩脉分布区,相互在成因上可能有一定的联系。断层的断距一般并不太大,由几米到几十米不等。只有石门寨东南的126高地上的正断层,断距达数百米,以致奥陶系亮甲山组与寒武系张夏组接触。近南北向的正断层在赵庄、亮甲山西北、潮水峪等地,断层面西倾,倾角很大。柳江向斜的南界即为一东西向高角度逆断层,断层面南倾,古老变质岩系与古生界及侏罗系地层相接触。该断层延伸颇远,在黑山窑南被正断层横切。北部板坊峪向东至贺庄的近东西向逆断层,山北往南上逆,规权颇大,延仆