河北工業大學土木工程學院
工程地質實習報告
班級姓名
學號指導教師
成績2023年 5 月 27 日
土木工程地質實習報告
第一部分野外實習
一、實習目的及任務：
通過簡短的野外地質實習，鞏固和加深《工程地質學》中理論知識，使理論與實踐相結合；了解岩層產狀及其形成過程和發展情況，分析沿途所見的岩石的基本性質以及該地區的地質、地層發展演變簡史；增加感性認識。擴大視野，學會野外觀察地質現象和分析評價工程地質問題的初步能力。培養我們吃苦耐勞、艱苦努力、遵守紀律、團結協作等優良品質和增強集體觀念。
掌握野外的操作技能和編寫實習報告的能力，總結此次實習與我們所學專業的相關聯絡。
二、實習時間：2023年5月24日星期二
三、實習地點：天津薊縣國家地質公園
四、實習地區概況：
天津薊縣國家地質公園位於薊北山區，居京津唐三市腹心地帶，素有京、津、唐「金三角」之稱。地質公園核心帶面積9平方公里，南北長24公里，東西平均寬約350公尺。地質公園主要地質遺跡為中上元古界地層剖面和古生物化石。
而我們今天去的就是其中的兩個景區：中上元古界國家地質公園、府君山典型地質構造景區。
人類賴以生存的地球，大約已歷經了46億年的歷史。而人類的歷史，僅僅150萬年左右。地質學家在探索地球奧秘的程序中，為了研究的便利，根據地質發展史及重大的構造變動情況，把地球從形成至今，劃分為五個階段(時期)，即太古代、元古代、古生代、中生代、新生代；由於從古生代開始出現了巨集觀動物化石，故古生代及其以後的地質時期又稱作「顯生宙」，顯生宙之前則稱為「隱生宙」。
在每個「代」期間，又劃為若干個」紀」；「紀」之內又劃分為若干個「世」。這便是地質時段的「紀年」。與此地質「紀年」相對應的是，每段時期形成的岩石，分別稱其為宇、界、系、統、組。
薊縣剖面形成於今前18～8億年間，在地質時期上屬元古代，這一時期形成的岩石相應地稱為元古界。元古界的地層岩石，從老而新又分為上元古界、中元古界和下元古界；薊縣剖面的地層屬上元古界和中元古界範疇，故有「中、上元古界」之稱。中上元古界地層剖面代表的地質歷史時限長達10億年(距今18－8億年)，並以其岩層齊全、出露連續、儲存完好、構造簡單、頂底界限清楚、變質極淺而得天獨厚。
從常州村至府君山距離僅在24公里內，代表了18億年至8億年長達10億年的地質歷史中連續沉積的乙個完整的海陸變遷過程。古生物化石豐富，其中發現了巨集觀多細胞生物化石，使多細胞生物出現的年代從國際公認的9億年提前到17 億年。另外，尚有一些世界上最古老的地質現象，如形成於距今12-13億年間的沉積海泡石礦床和鐵嶺組內發現的世界上最古老的噴氣孔構造。
天津薊縣國家地質公園府君山地質構造遺跡景區，出露地層為薊縣系霧迷山組燧石條帶狀白雲岩，青白口係長龍山組紫紅色灰綠色砂質頁岩，景兒峪組蛋青色中薄層狀泥質白雲岩、灰岩，下寒武統昌平組微角度不整合覆蓋於景兒峪組之上，中間存在古風化殼，由紫紅色、灰白色含角礫的砂質泥岩、頁岩組成。這次地殼運動缺失2.4億年地層，被我國著名地質學家孫雲鑄命名為薊縣運動，其上部灰岩命名為府君山組(府君山組在全國岩石清理時改名為昌平組)，從此「薊縣運動」、「府君山組」蠻聲國內外地質學界。
景區構造十分複雜，主要斷層為薊縣逆掩斷層，斷層面舒緩波狀，將霧迷山組（12億年）推覆至府君山組（5.6億年）地層之上，形成飛來峰和構造窗。在府君山景區山頂和部分山坡凸出的地方均是霧迷山組條帶狀白雲岩，周圍被斷層所圈閉，這是府君山組地質構造的最大特點。
五、地質實習內容：
5月24日早上6：30，我們四個班在老師的帶領下從學校出發，經過3個小時的車程來到了中上元古界國家地質公園。
首先，我們看到的是高於莊組地層，其主要岩石為頁岩和白雲岩，還認識了瘤狀結構、岩層產狀、錳方硼石礦等。
高於莊組地層：高於莊組原稱「高於莊灰岩」，屬中元古代長城系頂部，分布於中國冀北一帶，最初命名地點在天津薊縣高於莊，故名。淺海相碳酸鹽沉積。
主要為灰色、黑色白雲岩，含燧石團塊或條帶，底部燧石條帶尤多，且呈網狀。本組特點：下部含疊層石豐富，中部普遍含錳較高，上部含各種形狀的結核，頂部多含鈣質和瀝青質。
厚405—1963公尺。重要的疊層石分子有：錐疊層石及微古生物霧迷山粗麵球形藻。
在冀北一帶，下部常夾有含錳頁岩（菱錳礦）。
瘤狀結構：岩層中出現如瘤的圓塊、半球形、糖餅狀形態的透鏡狀岩石，其物質成分於上下岩層略有區分。以含瀝青質、泥質為主的白雲岩，是由於沉積時水動力和靜壓力等因素改變而成。
在高於莊組中出現較多。
岩層的產狀。走向：北偏東70度，傾向：
北偏東160度，傾角：60度。岩層傾斜原因：
除了某些原始傾斜岩層以外，絕大多數岩層都是由於構造運動是原來的水平岩層發生傾斜。若岩層坡順著路傾斜就會發生滑坡，造成不安定因素。
錳方硼石礦：2023年，我國在此地首次發現該稀有礦物，且形成了世界上獨一無二的大型礦床，屬淺海相沉積錳硼礦。錳方硼礦在電子工業和原子能工業上都具有重要的應用價值。
之後，我們經過了高於莊組官地亞組與桑樹庵亞組分界處，認識了塊莖狀高於莊層疊石、藻席和藻屑。
高於莊組官地亞組與桑樹庵亞組分界處：高於莊組中頂部為深灰色含錳燧石條帶狀白雲岩夾含錳白雲質粉質頁岩。桑樹庵亞組底部為深灰色含錳粉砂頁岩和薄層粉砂質頁岩。
兩地層接觸為平行不整合接觸。
塊莖狀高於莊層疊石：疊層石是前寒武紀未變質的碳酸鹽沉積中最常見的一種「準化石」，是原核生物所建造的有機沉積結構。由於藍藻等低等微生物的生命活動所引起的週期性礦物沉澱、沉積物的捕獲和膠結作用，從而形成了疊層狀的生物沉積構造。
因縱剖面呈向上凸起的弧形或錐形疊層狀。由塊莖體或少數粗短的次圓柱體（柱體形態主要受基本層形態的控制，同時受環境影響。根據柱體自上而下直徑的變化，柱體形態可以分為兩種基本型別。
由塊莖狀或少數粗短的次圓柱體組成，柱體間通常為碎屑白雲岩所充填。基本層層平緩到凸起較高的穹形，帶狀，地質年齡約為15億年。
藻席和藻屑：在碳酸鹽岩地層中常見到能反映有機生物的的藻架結構或藻席結構。它們通常由亮、暗紋層交疊布置而成，如果早期（準同生）被矽化，有時還可以儲存藻絲體化石。
通常形成紋層狀碳酸鹽岩，有時則形成典型疊層石，在形成過程中若藻架結構的沉積物若遭沖刷二再次沉積則會形成藻屑構造。
然後，我們又看到了另乙個地層界限，那就是大紅峪組和高於莊組分界。
大紅峪組和高於莊組分界：此兩組地層在此處屬於平行不整合的接觸關係。高於莊組底部為一層石英狀砂岩，層面有波痕，砂岩之下為大紅峪組，含錐層燧石白雲岩，其錐頂處切，表示受到了侵蝕的作用，即代表了一次沉積間斷，地質年齡約為16億年。
大紅裕組地層：大紅峪組以發育碎屑岩為特色。主要由石英岩狀砂岩、長石石英砂巖和白雲岩組成，中部為富鉀粗麵巖、火山碎屑岩。
自下而上可分二段，一段為灰白色石英岩狀砂岩和長石石英砂巖，夾翠綠色富鉀頁岩，上部為富鉀粗麵巖—粗玄巖的熔岩和火山碎屑岩；二段為含燧石白雲岩。底部以紫紅色頁岩夾砂岩為標誌與下伏團山子組整合接觸；頂界則以遭受侵蝕的錐疊層石白雲岩頂面為界。石英岩狀砂岩具交錯層理和波痕，白雲岩含疊層石和燧石條帶。
在大紅裕組中我們認識並學習了波痕、氣孔結構和杏仁結構、火山角礪巖、斷層等。
波痕：是典型的沉積構造之一。非粘性的物質（陸源砂、碳酸鹽砂）在波浪、水流或風的作用於沉積物表面形成的波狀起伏的痕跡。
乙個波痕由乙個波脊和乙個波谷組成，同一種波痕一般成組出現。通常按波痕形成的動力將波痕分為水流波痕、波浪波痕、干涉波痕和風成波痕等；然後再根據其大小，形態或對稱性作進一步的劃分。出現於岩層的頂面．並可在上覆岩層的底面上留下印痕．因此可以利用波痕來決定岩層的頂面和底面。
此處波痕石地質年齡16億年。
氣孔構造和杏仁構造：岩漿巖構造，是岩漿巖的岩漿巖噴出時，壓力降低，氣體揮發析出，聚集成氣泡開向表面浮動，同時又隨岩漿浮動。當岩漿凝固時，氣泡的孔壁固化，內部的氣體或散失或凝為液體大部分流失，只保留空洞，即為氣孔構造。
杏仁構造往往為噴出岩所具有。與氣孔構造有發生上的關係。具有氣孔構造的岩石，其氣孔以後被礦物質（如方解石、石英、玉髓等）所充填形成的一種形似杏仁狀的構造。
杏仁構造與氣孔構造多分布於熔岩的表層，因此可根據多層的此類構造判斷火山噴發的次數，斷和恢復當時岩漿的流動。
火山角礫岩：火山爆發時，隨著深部岩漿的噴出，由於通道附近圍岩的加入，加上噴發強度及諸多因素，可形成火山熔岩、火山角礫岩、火山凝灰岩等。大紅峪組的火上角礫岩十分發育，分布廣泛，角礪成分由白雲岩、玄武岩、碎石等組成。
角礪大者稱為角礪集塊巖。
斷層：岩體在構造應力作用下發生破裂，沿破裂面兩側的岩體發生顯著的位移或失去連續性和完整性而形成的一種構造形跡。斷層幾乎在地殼上處處都有，特別是在山脈強烈變形的岩石中。
此處兩層堅硬的石英砂巖沿著溝被錯開，它位於斷層面上盤。斷層會出現很多危害，斷層快速活動形成**。**災害主要表現為地表破裂、崩塌、滑坡、砂土液化等。
如2023年崑崙山口西8.1級**切割地表400多公里，沿山脊、水系位錯，鼓包、裂縫縱橫，造成輸油管線破裂、通訊光纜中斷，正在施工的青藏鐵路也遭受嚴重破壞；2023年新疆巴楚—伽師6.8級**，砂土液化造成學校操場積水成溏，大面積農田淹沒。
斷層緩慢活動造成地表變形。最典型的斷層緩慢活動（斷層蠕滑）的例子是美國西部的聖安德烈斯斷層。而在我國，斷層緩慢活動造成地表變形現象中最常見的為地裂縫。
雖然地裂縫的成因複雜，但其與構造的相關性不可忽視。
最後，我們看到的地層界限是大紅峪組與團山子組。
大紅峪組與團山子組分界：此兩組的接觸關係為整合過渡關係，以大紅峪組底部厚度較大的石英岩狀砂岩為界線，其下為團山子組的頂部夾薄層砂岩的含粉砂白雲岩。
團山子組地層：團山子組以含鐵白雲岩、粉砂質微晶白雲岩為主，其次為灰黃色砂岩和少量綠色粉砂質頁岩。可分三段:
一段以深灰色鐵白雲岩及粉砂質菱鐵礦白雲岩為主；二段上部為深灰色中—巨厚層白雲岩、含砂微晶白雲岩，時見交錯層、波痕,下部為灰黃色鈣質細砂岩或粉砂岩和深灰色泥砂質白雲岩薄層互層，鈣質粉砂岩底面常見沖刷模，有時見泥裂和岩鹽假晶；三段紫色板層狀砂質微晶白雲岩，夾灰黃色砂岩和綠色粉砂質頁岩，層面可見乾裂、波痕和岩鹽假晶。總厚479m。與下伏串嶺溝組呈整合接觸。
在團山子地層中我們看到了泥裂、格魯納疊層石等。
泥裂：當未固結的沉積物露出水平面時，會受到暴曬而乾涸、收縮和裂開，這時所形成的裂縫為泥裂。泥裂的裂片為多角形，裂縫上寬下窄，大致與層面垂直，其中常重填有上覆沉積物的成分。
泥裂多見於湖或海洋的濱岸地帶或者河漫灘沉積環境中。裂隙被上覆層的砂質、粉砂質充填。
格魯納疊層石：為一種層柱狀疊層石，其柱狀部分多由矽泥質組成。常彼此間密集共生，柱體橫斷面為次圓形到橢圓形。
基本層呈薄而幹緩的穹形，向上有不同程度的凸起，地質年齡約為16.8億年。
中午經過一定時間的休整，我們來到了第二個目的地：府君山典型地質構造景區。我們登上了飛來峰的山頂。
府君山的岩石有兩億年跨越，井兒峪組薄層狀泥晶灰岩（8億年）與府君山角礫狀灰岩（5.6億年）之間，有一套紫紅色和黃白色相間的含礫砂頁岩。它是古風化殼面上的沉積物，中間缺失了2.
4億年的底層，是地殼公升降運動造成的，此運動被稱為「薊縣運動」。
斷層構造：受水平擠壓應力的作用，岩層被斷開，並產生了位移，中間出現了破裂面。
逆掩斷層：斷層面平緩彎曲，上部為霧謎山組燧石條帶狀白雲岩（12億年）逆掩於府君山組（5.6）角礫狀灰岩之上。
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