海洋地质实习指导书


海洋科学与技术系列教材





海洋地质野外实习指导书
(海洋科学、海洋技术专业试用)


























天津科技大学海洋科学与工程学院
2005年10月


目录

1 柳江盆地实习区地质概况……………………………………………3
1.1    交通及自然、经济概况..................................................................3
1.2    地层………………………………………………………………...3
1.3 岩浆岩…………………………………………………………..….4
1.4 柳江向斜构造盆地………………………………………………...5
2 地质观查路线………………………………………………………...6
2.1 亮甲山路线…………………………………………………………6
2.2 张岩子-东部落-潮水峪地质路线………………………………….7
2.3 秦皇岛-北戴河-七里海海滨路线………………………………….9










1 柳江盆地实习区地质概况
1.1   交通及自然、经济概况
柳江盆地位于秦皇岛市区北侧,其中心距秦皇岛市28km,属河北省秦皇岛市抚宁县管辖。区内有纵贯南北的公路及地方窄铁路与秦皇岛市区相通,交通极为方便。
该盆地为南北延伸的低山丘陵区,其北、东、西三面为陡峻的高山所包围。贯通盆地的大石河是本区最主要的水系,自西北流向东南,出盆地后在山海关的南侧入渤海。盆地内丘陵一般海拔200—300m,最高的山为老君顶,海拔493.7m。
本区年降水量为400—1000mm,其中70%集中于7、8月份,所以山洪也主要集中在这个时期。
本区基本上以农业为主,主要种植玉米、小麦等,工业以开采煤及耐火粘土为主。
1.2    地层
柳江盆地为一向斜构造。区域地层特征属典型的华北地台型。太古界的变质岩广泛分布于盆地的外围,晚元古界、古生界地层则分布于向斜的两翼。中生界地层仅有侏罗系出露于向斜的核部。
本区地层层序如下:
新生界
第四系: 河床、河漫滩、阶地等松散沉积物。
中生界
侏罗系: 中侏罗系 兰旗组(J2l)
下侏罗系 北票组(J1b)
  古生界
    二迭系: 上二迭系 石千峰组(P2sh)
              上石盒子组(P2s)
下二迭系 下石盒子组 (P1x)
山西组 (P1sh)
石炭系 上石炭统 太原组 (C3t)
中石炭统 本溪组 (C2b)
奥陶系 下奥陶统 亮甲山组 (Oll)
冶里组 (Oly)
寒武系 上寒武统 凤山组 (∈3f)
长山组 (∈3ch)
崮山组 (∈3g)
中寒武统 张夏组 (∈2z)
徐庄组 (∈2x)
下寒武统 馒头组+毛庄组 (∈lm)
府君山组 (∈lf)
上元古界
青白口系 景儿峪组 (Pt3j)
下马岭组 (Pt3x)
       太古界 绥中花岗岩 (Ar)
1.3 岩浆岩
柳江盆地的岩浆岩分为喷出岩和侵入岩两大类。
(一)   喷出岩
     该区的喷出岩分布广,厚度大,超过850m。喷出活动可分为两期:较早一期在中侏罗纪,岩性为安山岩,分布于向斜的核部。较晚的一期在晚侏罗纪,岩性为酸性喷出岩,仅局部分布于向斜的北端和东南边缘。
(二)   侵入岩
(1)燕山花岗岩:呈岩基产出,主要分布于盆地的整个西部边缘和东南边缘。西部岩基称为“温泉堡花岗岩体”,直接与向斜西翼呈侵入接触关系,岩体中心相为灰白色中——粗粒碱性花岗岩。边缘相为肉红色中—细粒斑状花岗岩,东南岩基中心相岩性与西部岩基相同,边缘相为斑状细粒石英正长岩。本区所见燕山花岗岩,皆为这两大岩基的边缘相。这两大岩基侵入侏罗系及其以前的所有地层,同位素年龄测定约为距今1亿年,形成时期相当于晚白垩系。
(2) 东翼浅成侵入岩:主要有牛鼻子山正长——二长斑岩岩体及张崖子西南山正长斑岩——闪长玢岩岩体等。这些小岩体产状为岩株,形成时代为侏罗纪—白垩纪。其次,本区各种岩性如辉绿岩、闪长玢岩、斑岩等侵入岩脉。岩床为数众多,均受构造裂隙控制,大致呈北东—南西走向、北西-南东走向及南北走向分布。
1.4 柳江向斜构造盆地
柳江盆地所在地区是一个由古老变质岩系所组成(并有广泛出露)的蓟县——山海关隆起的边缘部分发育起来的向斜构造盆地。晚元古代青白口纪地壳下沉,接受沉积。因此它是由晚元古代青白口纪、古生代、中生代地层所组成的向斜构造盆地。柳江向斜基本上为一南北向延伸的不对称甚至局部倒转的向斜。西翼地产状陡峻,西翼南部秋子峪——山羊寨一带产状发生倒转,而东翼产状平缓稳定。该不对称的向斜轴部紧靠西翼,因此出露的地层宽度东翼是西翼的五倍或更多。
柳江向斜的基底为太古代古老的混合岩。混合花岗岩等变质岩出露于向斜盆地的北部、东部及南部边缘。在老变质岩系之上有一不整合面(吕梁运动造成的),其上为晚元古代青白口纪岩系及以后各代地层。在向斜的西部及东南部外缘为中生代燕山期花岗岩侵入,构成了险要的山地。
柳江向斜分为三个构造分区:
(1)柳江向斜东翼区
东翼占据面积很大,约为向斜面积的2/3。
东翼区的构造特征是岩层产状平缓稳定(产状向西,倾角在10о-30о之间)。此生厚度变化小,对煤及耐火粘土地开采创造了有利条件。但东翼小岩株、岩墙和岩床很多。多处侵入相对柔软的煤层,以致使煤层受变质和扰乱,是开采的一个不利因素。断层多为北西和北东向,以正断层为主,多是小断层。
(2) 柳江向斜西翼区
由于西部花岗岩侵入造成挤压,所以西翼地层出露较窄,次生厚度变化大。
西翼区的主要构造特征是:岩层产状变化急剧,倾向东,倾角可达70о,甚至直立、倒转;另一个主要特征是有几条南北走向的逆断层,向西向东上推,延伸很远。由于受到强烈的挤压,岩层厚度变薄,甚至缺失,加上断层发育,因此,该区少有开采价值的沉积矿床。
(3)柳江向斜核部为燕山期喷发的中性安山岩所占据,往往构成山地,如老君顶,海拔高493.7m,形成了地形倒置现象。
2 地质观查路线

2.1 亮甲山路线
2.1.1 地质路线:该路线位于柳江煤矿南侧161高地。
2.1.2 教学内容
(1) 介绍实习区自然地理环境及地质概况
(2) 认识露头、岩层和侵入体
(3) 学习使用野外记录本及采集标本的方法;
(4) 学习使用罗盘和地形图;
(5) 学习使用GPS接收机。
(6) 观察发育在石灰岩地层中的褶皱现象。
2.1.3教学安排及观察要点
(1) 认识露头与滚石、人工露头与天然露头,岩石与岩层。
(2) 学习区分岩层层面、节理面与风化面;
(3) 观察石灰岩的颜色、成分、结构和构造,认识沉积岩的特征,学习对石灰岩及岩层的描述方法,学会使用野外记录薄。
(4) 学习采集标本的方法,每人规格打两块岩石标本;
(5) 学习使用罗盘和GPS接收机。
(6) 在陡崖边利用高地观察讲解柳江盆地的自然地理环境及地质概况,学习判读地形图和地质图。
(7) 在陡崖下的采石场,观察认识辉绿岩侵入体的岩性特征、产状及其与沉积岩的接触关系。

2.2 张岩子-东部落-潮水峪地质路线
2.2.1 地质路线:该路线起于柳江向斜东翼张岩子村西0.5 km处的小河西岸,经东部落,止于潮水峪东山,自东而西,距离长约8km。该路线距柳江煤矿招待所较远,但有公路到达,可以乘车前往。
2.2.2 教学内容
(1)太古界绥中花岗岩(r2)与震旦系龙山组沉积地层的接触关系;
(2) 岩浆岩(花岗岩)的野外产状、结构、构造以及与沉积岩之间的主要区别。
(3) 观察龙山组砂岩中的交错层理、浪成波痕、底砾岩等沉积构造特征。
(4) 元古界龙山组至古生界寒武系凤山组各组地层的主要岩性特征、沉积环境及组间划分标志。
(5) 认识并描述鲕状灰岩、竹叶状灰岩、叠层石灰岩等,并分析其沉积环境。
(6) 采集古生物化石,了解生物地层学的内在含义和化石的形成条件。
2.2.3 教学安排及要求
2.2.3.1 张岩子村西陡崖下
(1)观察太古界混合花岗岩(绥中花岗岩)的岩性特征(矿物组成、结构和构造),观察其基体与脉体之间的关系,认识片麻理构造及片麻理方向。
(2)观察震旦系青白口群龙山组与太古界混合花岗岩的接触关系。请注意这一带的陡崖地貌,它是由两种截然不同的岩石组成。其上是成层的沉积岩,其下是块状岩体,二者的接触面比较平缓,下伏岩体中的节理未延伸到上覆岩层中,在接触面上可以看见高岭土化现象及磨圆度不好的底砾岩。其成分与下伏岩体成分相同,说明为沉积接触关系。以上覆岩层中无任何接触变质现象区别于侵入接触关系。在此画素描图。
(3)观察描述龙山组地层的岩性特征,注意区别砂岩的碎屑结构和混合岩的结晶结构,学习碎屑岩的描述方法。此处的岩层为灰白色中厚层含海绿石长石石英砂岩,致密坚硬,地貌上形成陡崖。观察认识指相矿物海绿石,代表滨、浅海相沉积环境。观察认识砂岩中的斜层理及层面上的波痕等沉积构造,代表滨海沉积环境。
(4)由东向西连续观察,可以发现龙山组由下向上变细,颜色变红,可以分为两个明显的韵律,下部韵律较粗,上部韵律较细,到顶部变为紫色页岩。
2.2.3.2 在山垭口附近
(1)观察景儿峪组与龙山组地层之间的接触关系。龙山组顶部为紫色页岩,景儿峪组底部为黄褐色薄层石英砂岩,二者连续沉积,产状一致,为整合接触关系。
(2)景儿峪组岩性特征。该组由下向上,由薄层砂岩-紫色页岩-蛋青色、粉红色薄层状泥灰岩,是一套碎屑岩-粘土岩-碳酸盐岩的组合,代表浅海连续沉积,泥灰岩中具有微细水平层理。
(3)此段剖面受闪长玢岩侵入体影响较大,地层出露不全。此处注意观察侵入体与沉积岩的侵入接触关系及闪长玢岩的岩性。由于断层的影响,在垭口东侧还可以见到部分府君山组豹皮灰岩及热变质现象。
2.2.3.3 在石灰窑东小路上
(1)由山沟向山坡观察,当发现厚层豹皮灰岩出现时,表明已进入府君山组。在豹皮灰岩底部可见灰白色泥灰岩角砾,与下伏岩层明显区别,上下产状又一致,因此为平行不整合接触。在豹皮灰岩中注意寻找早寒武世的标准化石莱德利基虫。
(2)观察府君山组地层。本组下部主要为一套暗灰色豹皮状、花斑状白云质灰岩,含沥青质,斑状多为白云质,风化后突出表面,中部为深灰色含沥青质白云质灰岩,局部硅化。上部主要为灰白色核形石,白云质灰岩。
2.2.3.4 东部落村东
(1)观察馒头组与府君山组的接触关系。下伏府君山组为结晶灰岩,上覆馒头组为红色泥岩,二者岩性差别明显,可见古风化壳、紫红色角砾岩等,为平行不整合接触关系。注意观察二者岩性突变及古风化壳特征。
(2)馒头组主要为砖红色页岩、泥岩夹灰岩透镜体,注意在泥岩中寻找石盐假晶,它代表干旱、过饱和的泻湖环境。
(3)观察毛庄组含云母片的粉砂岩及页岩,本组为紫红色,比馒头组色暗,又浅于徐庄组,与下伏馒头组分界不清,为连续沉积。
2.2.3.5 东部落村西山脚
(1)馒头组顶部为紫红色(猪肝色)页岩特征。
(2)观察徐庄组底部的暗紫褐色含云母粉砂岩及页岩,层面上有白云母碎片。
(3)观察断层三角面及周围地形。
2.2.3.6 东部落村西山
(1)徐庄组顶部为黄绿色云母质粉砂岩及砂质页岩夹灰岩透镜体,由于粉砂岩层理发育,易风化碎片。
(4)当出现厚层鲕状灰岩时便进入张夏组,二者整合接触。认识鲕状灰岩的鲕状结构,亮晶胶结,海绿石及生物碎屑,对鲕状灰岩描述,并分析其成因。张夏组自下而上页岩减少,灰岩增多,鲕状灰岩大量出现,中部出现叠层石灰岩,上部出现泥质条带灰岩。认识叠层构造,并分析其成因。
2.2.3.7 在山顶处松树旁
(1)观察崮山组紫色竹叶状灰岩,与下伏地层呈整合接触。认识竹叶状灰岩的特征,分析其形成环境,并对其进行分析。本组上部与下部以紫色竹叶状灰岩为主夹粉砂岩等,中部以泥质条带灰岩、藻灰岩、鲕状灰岩为主。
(2)在鞍部观察崮山组与长山组的分层标志,分界之下为崮山组的厚层灰色藻灰岩,之上为长山组紫色生物砾屑灰岩。

2.3 秦皇岛-北戴河-七里海海滨路线
2.3.1 地质路线
秦皇岛亚运村-赤土河口-七里海泻湖
2.3.2 教学内容
(1)观察认识海洋及海岸的成因类型;
(2)观察海洋地质作用所形成的海蚀地形;
(3)观察河口三角洲与滨海沉积物的特征;
(4)观察泻湖和海岸沙丘。
2.3.3 教学安排及要求
2.3.3.1 秦皇岛亚运村
(1)观察海水的性质:颜色、透明度、温度和含盐度等。
(2)观察浅水区波浪的运动,观察张潮与退潮,观察拍岸浪、底流和沿岸流对海岸地形的改造作用和对沉积物的筛选作用。
(3)观察海蚀地形:海蚀崖、海蚀凹槽、波筑台地、海岬及海湾等,讨论其形成过程。
(4)观察滨海沉积物特征:成分、粒度、分选性、磨圆度、层理类型、波痕特征等,解释砂岩的成因。
2.3.3.2 赤土河口
(1)观察赤土河三角洲的形状:为三角形,地势平坦,略向海倾,可见不规则的河道及月牙形的浅坑,坑中残留有海水,系河流与海水共同作用形成。涨潮时三角洲大部分被海水淹没,退潮时露出水面。
(2)观察三角洲顶积层的沉积物特征:沉积物主要为细沙、粉沙及粘土等,分选磨圆较好,由上向下颜色变深,具水平层理,表面具有各种类型的波痕(对称的、不对称的、平顶的等)。波痕的延伸方向与海岸线平行。仔细观察波痕的特征,分析其地质意义。此处可见大量的底栖生物,如毛蚶、螃蟹、牡蛎、螺及藻类等。
2.3.3.3 鸽子窝附近
(1)观察海蚀凹槽、海蚀穴、波切台地、海蚀柱等。
(2)观察砾石滩的形成条件。它是由岩石海岸凸出部分被海浪破碎而成,具棱角者为附近剥蚀、崩塌下来的;磨圆度好的、粒度小的多经波浪长期磨蚀而成。此处可见大量的贝壳碎片。在海湾处以沉积作用为主,形成沙滩,以中-粗沙为主,磨圆、分选较好,多见波痕及斜层理。
(3)观察此处的混合花岗岩,肉红色,以正长石和石英为主,基体与脉体界限不清。
2.3.3.4 七里海泻湖
(1)观察七里海泻湖的形态、面积及沉积物特征。它是一个半封闭泻湖,水面面积不足3km2,由湖岸向湖心沉积物颗粒变细,颜色变深,由粉沙变为黑色淤泥,具水平层理。
(2)观察潮流通道,沉积物由沙组成,含有贝壳,它是海洋与泻湖联系通道。
(3)该区是昌黎黄金海岸国家级自然保护区的核心区,保护对象为泻湖、湖内水生生物群落和候鸟、水禽等组成的泻湖生态系统。
2.3.3.5 海岸沙丘
(1)该区的海岸沙丘呈链状分布,宽约1~2km,长约30km。主沙丘靠近海岸,宽约100~200m,NNE-SSW走向,向海一侧坡度一般20~25°,向陆侧坡度一般30~32°。
(2)主要保护对象为海岸沙丘、林带、海滩及鸟类栖息地。


主要参考文献
1.大港油田地质研究所,海洋石油勘探局研究院,同济大学海洋地质研究所. 滦河冲积扇-三角洲沉积体系. 北京:地质出版社,1985
2.西北大学地质系. 秦皇岛地区地质实习指导书. 讲义,1988
3.杨丙中,李良芳,徐开志等. 石门寨地质及教学实习指导书. 吉林:吉林大学出版社,1984