第一章
绪论
1.1 实习目的和要求
1.1.1目的
通过实习,使我们获得地质实体的感性认识,巩固课堂所学的基本理论和基本知识,引导学生运用在课堂上了解的地质学理论和方法去认识地球,即从地质学的角度认识他们过去熟悉的山、水、土、石,从而观察了解过去或现代的地质作用及其产物。学习一些野外的基本工作和方法,初步建立地科科学的思维方式,为后续的课程的学习打下良好的基础。
通过基本技能的训练,使我们了解野外地质资料的收集、整理,熟悉地质仪器工具和化学试剂的使用、鉴定等,使学生了解野外地质工作的一般方法。
了解地质病害对土木工程的影响,病害区地质工作方法及典型病害和治理工程技术,掌握在专业设计中如何应用地质知识。
1.1.2 要求
1 能够根据所学的知识,识别沉积岩和岩浆岩,识别简单的构造现象,能对一般的工程地质问题进行分析和评价,提出合理的防治措施。 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。
1.2 实习任务
掌握罗盘的使用方法,能够较精确的测点和测定各种地质体的产状要素 观察确定各种地质构造现象,掌握各种地质构造现象,掌握描述记录方法 岩性的鉴别、命名,描述及其在地质体中岩性变化的观察与记录 了解野外地层划分的依据 线路工程地质纵断面的绘制 信手剖面图的绘制方法
1.3 实习位置及自然地理情况
实习区主要位于淮南市境内,恰好在我国南北地理、地质分界线上。其地质特征虽属华北类型,但又有其特殊地方。因煤炭资源丰富,更由于早期三胚层动物化石—“淮南虫”的发现而蜚声海内外,引起国内外地质界的重视。因而地质研究程度较高,资料也很丰富,为认识实习提供了良好的条件。
实习区地处北纬32゜40´,四季分明,年平均气温16℃,年平均降雨量为969毫米,属大陆温带半湿润季风气候区。
这里农业南北特色兼有,南稻北麦,东果西蔬,种类繁多,更有“八公山豆腐”为之一绝,人称“走千走万,不如淮河两岸”。工业以煤炭开采、电力、化工为主,是闻名中外的能源城市。
区内淮南铁路横贯市内,东接津浦,西连京广,北上京九,南下皖赣。水路、公路交通也很便利。
市内总面积2121平方公里,人口180万。淮河自西向东横贯市内。淮河以南为丘陵山区,八公、舜耕、上窑“三山鼎立”,海拔多在200米以下,最高峰为八公山区的白鹗山,海拔242 米。淮河以北为黄淮海冲积平原,地势平坦,海拔20—40米。
我们的第一站是淮南的罗山。罗山下半部的土壤呈棕红色,上部呈土黄色。在这里我们看到白云岩、砂岩和泥岩外,还了解了风化作用的影响。罗山南侧山余家村北小山岗上,有一个完整的风化剖面自上而下:土壤层:灰褐色,植被茂盛,厚5—25cm。淋滤层:棕褐色,主要由粘土矿物组成;富含Fe ,板结成块状,垂直节理发育,厚10—50cm。半风化层:土黄色,暗色矿物已风化,岩石结构尚保存,但已疏松。基岩层:深灰色,为上太古界霍邱群角闪斜长片麻岩。基岩由角闪石和斜长石组成,风化过程中在H2O,O2,CO2等作用下,矿物被分解, K+,Na+,Ca2+,Mg2+等被淋滤,Al3+,Fe3+不活跃组分残留原地,分别形成粘土矿物和氧化物。如地处热带—亚热带雨林气候带,粘土矿物。铁的氧化物会进一步被水解,形成铝土矿,褐铁矿等矿产,是提炼铝,铁等金属的重要原料。淮南地处温带,这种情况较难出现。沉积岩除了粘土岩,其它岩类都或多或少含有粘土矿物,它们风化后,也会残余大量的粘土矿物。第二站是八公山。八公山位于安徽省中部、淮河中游,由大小四十余座山峰叠嶂而成,方圆达二百余平方公里,主峰海拔241.2米。八公山历史悠久,古称北山、淝陵、紫金山。这里有形成于8亿年前的“淮南虫”化石,是迄今为止世界上发现最早的古生物化石,被国际地质学界誉为“蓝色星球”上的生命之源。2000年,中科院考古队在八公山又发现了古猿化石,距今300多万年,是我国迄今为止发现最早的古猿化石。八公山是我国古代楚汉文化的重要发祥地之一,又因为所处“中州咽喉,江南屏障”的重要位置,历史上战事频繁,遗存丰富,传说颇多,除“一人得道,鸡犬升天”的典故,后来的“风声鹤唳,草木皆兵”的故事更使八公山闻名遐迩。八公山矿产资源丰富,现有探明的矿产资源不下50种,煤炭资源尤为丰富。大理石、石灰石、紫砂页岩、高岭土、矿泉水、龟纹石、紫金石等,品位较高,储量都十分可观。近年来我们利用紫金石开发出的紫金砚系列产品,被省政府定为省级旅游产品,目前该产品远销日本、韩国、台湾、新加坡 。
其实这一天我们还去了茅仙洞。茅仙洞风光绮丽,令人心旷神怡,被道家奉为“清虚仙境”。西汉时茅氏三兄弟在此建观修道,以后是否成仙不得而知。有一点是真实的,是淮河的地质作用造就了这如画的风景。随着侵蚀作用的继续,河道会逐渐北移,茅仙洞会慢慢消失,如此发展下去,也许几十万年以后,茅仙洞与二道河之间的山体会被侵蚀殆尽,夷为平地,或者形成一个“牛轭湖”,而河道则会“去弯取直”,河水在茅仙洞的位置向东北在八公山镇附近流向二道河。
第三站的实习地点是淮南的洞山。洞山游园是舜耕山脉的重要组成部分。舜耕山因上古贤君大舜在此耕耘而得名。山脉横亘在市区,东西走向。峰谷蜿蜒逶迤,景区秀丽,动植物资源丰富,是市民观光、休闲、健身的重要场所。
3+
从现在起,让我们以一个未来地质学家的眼光去观察和认识淮南这块美丽的山水,探索其中的地质奥秘。
第二章 地层及岩石
淮河南岸广大地区为第四系地层所覆盖。在第四系沉积之前,地形为丘陵山地。继第四系以来由上升转为急剧下降,源源而来的松散物质,不断改变着地貌形态。在漫长的地质历史过程中堆积了巨厚的第四系地层,逐渐塑造成现在的地貌景观。
第四系地层分布,山区一般5米以下,山前斜坡5~50米,西部平原区厚150~300米,再向北渐增至400米以上。
分布在山头、山丘上的多是残积物,以粘性土类为主,紫红色居多。岩性受母岩性质及风化类型制约,底部常含硅质残余物碎屑,其生成年代新老均有。分布在山麓坡地上的以坡积成因为主,顶部常与残积物过渡,厚度自山坡逐步向山麓增厚;岩性为棕红色亚粘土,间含碎石或钙核;时代多属中更新统时期。缓坡地带中下段,主要由老洪积扇构成,新洪积物多沿冲沟分布,岩性以棕黄、黄褐色粘性土夹砾碎石为主。坡积与洪积呈缓坡相衔接。坡地带外,分布着广阔的带状冲洪积阶地。下部由上更新统冲积混合成因黄褐粘土,上部由1~4米厚全新统洪积成因亚粘土层组成。总厚度15~20米之间,其底部常直接和三叠系地层呈不整合接触。二级冲洪积阶地前缘与一级冲积阶地后缘呈缓坡交接,阶面高差4~5米,一级冲积阶地亦呈宽阔蜿蜒带状分布,其土层具有明显的河流冲积二元结构特征。由粘性土类粉细砂层或轻亚粘土层组成,时代属全新世早期。河漫滩沿淮河两岸断续分布,厚度一般12~16米,其间偶夹牛轭湖淤积层,岩性有粘土、轻亚粘土细粉砂及淤泥。一级阶地和河漫滩之下,仍有二级阶地冲洪积盘托。
在广大平原下部,分布了大面积灰绿色河湖相淤积层,与下覆各时代基岩呈不整合接触。其厚度东部与西部相差很大,由数十米到数百米,岩性是粘土夹砂层,其下部是泥灰层,底部是花斑状结构的粘性土夹砾石,共同组成第四系地层的基底,也是区域下部隔水边界。 在实习过程中我们认识了白云岩。在野外,用小刀和稀盐酸很容易认识和区别它们。石灰岩主要矿物为方解石,但其结构组分也可分为两部分:泥晶基质与颗粒。特殊情况下还有生物形成的架状结构,如淮南地区的叠层石灰岩。碳酸盐岩中的颗粒不是岩石风化的产物,而是沉积过程中由于机械的,化学的或生物作用形成的,如粒屑,鲕粒,生物屑,藻团等。颗粒含量50%以上者可定为颗粒石灰岩,如:竹叶状(砾石)石灰岩,鲕粒石灰岩,生物碎屑石灰岩。一般颗粒含量高,沉积时水体能量高。泥晶含量50%以上者称泥晶。石灰岩,反映较为平静的水体环境。例:中寒武统张夏组鲕粒石灰岩的描述灰色,厚层状;主要矿物成分为方解石,滴稀盐酸剧烈起泡;鲕粒结构。鲕粒圆球状,大小均匀,一般粒径1mm左右,含量60%;颗粒中含生物碎屑,主要为三叶虫,软体动物,约占10%;亮晶方解石胶结,含量30%。水动力强,无泥晶基质。定名:亮晶鲕粒石灰岩白云岩由白云石组成,它们主要为白云石交代石灰岩而成,故多为晶粒结构,放大镜下能观察得很清楚。若沉积时交代,则形成于干燥气候下,与盐类共生,故少见生物化石。碳酸盐岩易与水作用,表面溶蚀沟槽十分发育。特别是白云岩风化面上的“刀砍”状构造常是白云岩的重要识别标志,其成因系白云岩在构造作用下破裂,在地下水作用下沿裂隙沉淀方解石,表面上方解石较白云石易风化,形成“刀砍”状。在地下,碳酸盐岩是重要的含水层。
我们还了解了沉积岩。沉积岩是在地表条件下,有各种各样的沉积物形成的岩石。沉积岩是唯一能够保存化石的岩石。沉积岩分为碎屑沉积岩、化学沉积岩、生物沉积岩。生物沉积岩是有生命活动结果所形成的沉积岩,这种岩石保存化石的机会很大。因此我们在寻找化石的时候,应把注意力放在沉积岩中,特别是生物沉积岩中。 沉积岩是最易辨认的。单个岩层
厚度大小不一也是沉积岩应描述的特征:巨厚层 >2m,厚层 2—0。5m,中层 0。5—0。1m,薄层 0。1—0。01m,页薄层 2mm,粗砂 2—0。5mm,中砂 0。5—0。25mm,细砂 0。25—0。1mm,粉砂 0。1—0。01mm。中厚层;碎屑矿物成分主要为石英,含量75%以上,次要成分为长石,岩屑,炭屑等,共占15%;粒屑大小在0 。8—0。 3mm 之间,含量共占70%以上,主要为中粒碎屑;碎屑多为次棱角——次圆状,分选中等;胶结物主要为泥质,孔隙式胶结为主,次为接触式;基质含量少,主要为泥质,粉砂。单斜层理发育,上部见波状层理。向上为细砂,粉砂岩,粉砂岩中可见植物碎屑化石。定名:中粒石英砂岩。在野外,碎屑岩常形成山脊或突兀地面,抗风化能力较强,表面无水溶蚀痕迹,除钙质胶结者外,滴酸无反应。更重要的是经常使用手中的放大镜,从结构的观察中很容易与其它岩类区别。
我们还测量了岩层产状,它是描述岩层空间展布状态,分析岩层形变和研究构造的重要数据。首先选定一个较平整的岩层面。注意选定时一定要前后左右观察一下岩层层面的位置,不要将节理面或风化面当成层面。将罗盘打开成面状,将长边紧贴岩层面并保持水平,代表一个水平面,读出磁针(南,北针均可)指向的刻度盘数据,就代表水平面与岩层面交线的方向,亦即岩层走向。将罗盘折起,短边紧贴岩层面,保持罗盘水平,北针所指数据即岩层倾向。将罗盘长边沿垂直走向方向上紧帖岩层,旋转罗盘底部手柄,让垂直水准器气泡居中,读出白色短线标志所指度数即岩层倾角。
认识了岩石,还要研究岩石的形成时代和它们的先后顺序,这就是地层学。
地层工作的主要内容就是将野外的岩石(层)进行划分和对比,即根据其岩性、古生物、 同位素年龄等确定其形成时代,并按原有的先后顺序,将岩层划分为不同的地层单位,如年代单位宇、界、系、统等,岩石地层单位群、组、段等。不同地区地层还要对比, 确定它们时代是否相当。从而建立区域的地层系统。
地层学是地质科学的重要分支,地层工作是一切地质工作的基础。在研究地质历史、 生物演化、 构造、 寻找矿产等方面有着重要的作用。淮南地区煤系地层隐伏于新生代松散层下,而淮南煤田却是从地面地层研究,特别是石炭系含 地层的研究而发现的。 地层的野外观察包括:岩性、 古生物、 厚度、 地层之间的接触关系等。
淮南地层与华北地区类似,但又有其特殊性,如猴家山组、 凤台组、 四顶山组、 寿县组等都是淮南地区特有的。更因九里桥组中发现世界最早的后生动物化石而闻名于世。
第三章 地质构造
地质构造是指地壳中的岩层地壳运动的作用发生变形与变位而遗留下来的形态。地质构造因此可依其生成时间分为原生构造(primarystructures)与次生构造(secondarystructures或tectonicstructures)。次生构造是构造地质学研究的主要对象。
淮南地区在构造单元上属中朝准地台、淮河台坳、淮南陷褶断带(即华北地台豫淮褶皱带)东部的淮南复向斜,东界为郯庐断裂,西临周口坳陷,北接蚌埠隆起,南邻合肥坳陷,南北为洞山断裂和刘府断裂夹持。区内构造特征以NWW向构造占主导地位,受后期构造强烈改造,但总体形态变化不大,复式向斜内次一级褶皱及断裂发育。
〔褶皱构造〕淮南复向斜呈NWW向分布,平面上略呈反“S”形,两翼较陡乃至倒转,核部开阔,地层平缓,它由一系列次一级宽缓背向斜组成,由于这一特点使淮南地区煤系地层反复出现于第四系覆盖层之下,煤炭资源在南北两翼及背斜隆起部位较易于开发。
淮南复向斜次一级褶皱由北向南有朱集背斜、尚塘耿村向斜、陈桥潘集背斜、谢桥高皇向斜、陆塘背斜、黑泥洼向斜,倾向平缓,一般为10°~30°。复式向斜南翼地层倾角大于北翼。
〔断裂构造〕区内断裂构造比较发育。沿向斜两翼发育一系列走向近东西,倾向相背的对冲逆断层和逆掩断层,形成叠瓦式推覆构造。在复向斜南翼的新集一带,洞山逆掩断层形成的推覆体之下找到了煤层。本区断层按展布方向分近东西向和近南北向两组,东西向断层自北向南有刘府断层、二道河断层、山王集断层、洞山(即阜阳舜耕山)断层。近南北向断层有:西部口孜集断层,东部固镇—长丰断层。
岩层在构造作用下会发生变形,形成断层或褶曲,原来水平的岩层产状会出现不同的变化。小的构造现象能够在野外直接观察,但区域的、大范围的构造的观察比较困难。
按两盘相对运动的方向,断层可分为基本的三类;正断层、逆断层和平推断层。上盘相对下降、下盘相对上升的断层称正断层,断层面倾角一般较陡。上盘相对上升、下盘相对下降的断层是逆断层,断层面倾角变化较大,从陡倾到近水平以上讨论的主要是脆性断裂情况,其断裂面是看得见摸得着的。还有两类断裂的断裂面则是看得见却不一定摸得着的。塑性断裂是岩石塑性变形的产物,象流劈理,是因片状或板状矿物的平行排列而使岩石能够分裂成许多平行薄片的构造。粘滞性断裂是岩石在高温、高压下发生粘滞性流动的结果,原岩的结构已完全破坏,原来组成岩石的矿物发生转动并伴有重结晶和再排列作用,形成片理、片麻理和新生面理等。因此,说断裂是不连续变形同样只具相对。
舜耕山东起九龙岗,西至罗山,东西走向,全长约18公里。传说舜帝曾在此山下教民习耕,故名舜耕山。
以泉山为界,舜耕山分东西两部分。以东山体由寒武、奥陶系组成,其北侧曾有九龙岗、大通及洞山煤矿(现均已关闭)。西侧出露上元古界及太古界地层,北侧并无煤矿。
值得思考的是,东部按正常地层层序。舜耕山以北理应是煤系地层广泛分布的地区,洞山市委、工业学院等原本应是矿区所在,可现在并非如此。洞山煤矿见到的仅是煤系地层一部分,200米以下却是产状平缓的三叠系红色砂岩。为什么?答案就在西部罗山的观察中。 罗山北坡山脚下见上二叠统石千峰组红色砂岩。拾级而上山坡上却是上元古界震旦系四顶山组直接与之接触,按正常地层层序,其间缺失含煤的石炭二叠系、奥陶系及寒武系,应视为断层存在。
在罗山南山余家村后小山岗青白口系八公山组砂岩上沿走向向西望去,舜耕山消失了,西边李郢孜却是大小煤矿林立。该地区出露有正是罗山缺失的奥陶系及煤系地层。站在奥陶系灰岩上向东望去,舜耕山犹如一个飞来之峰座落在煤系地层之上。罗山南侧的钻探证实。在太古界片麻岩下存在煤系地层。种种迹象表明,该断层为一逆掩断层,称舜耕山断层。 八公山组自东南向西北,出露太古界、上元古界、寒武系、奥陶系,地层特征与舜耕山地区相同,但岩层产状有很大差别,它们是什么关系?在寿县八公山南侧珍珠泉附近见有断层,东西走向,断层南上盘为太古界片麻岩,北为下盘寒武系。此为舜耕山断层西延,表明八公山和舜耕山的山体分属舜耕山逆掩断层的下盘和上盘。在野外,泉也常常是判断断层存在的标志之一。
一个有趣的现象是:八公山和舜耕山的地理分布组成一个犹如正在飞翔的大雁。无独有偶,与舜耕山一样,八公山亦是“飞”来的外来无根块体。所不同的是山王集南的八公山体还因正断层的原因再次位移才到现在的位置。 站在老鹰山向北望去,八公山东北麓北西向分布的矿井在淮河以北不再出现,八公山山体也在淮河边消失。经钻探和物探证实:八公山下2000米处存在一逆掩断层,断面向北抬
起,于淮河北侧出露于100米下新生界松散层下的基岩中,这就是八公山消失的原因。断层走向近东西,与淮河流向大致相同,此断层称阜凤断层。八公山体处于上盘,向北推覆 断层在深部与舜耕山逆断层汇合,形成“叠瓦”状推覆构造。实际上八公山和舜耕山也是同一巨大推覆构造中的不同块体。
在朱家洼看了徐庄组砂岩层面构造,向北、向西望去,一片东西向开阔的谷地将八公山分成两部分。在朱家洼东北约1.5公里的山王镇附近黄豆山公路剖面,砂岩层面波痕、虫迹历历在目,显然是徐庄组再现,地层发生了重复,山金家煤系地层也与孔集附近煤系重复。地层重复是判定断层的重要标志之一,徐庄组重复原因是山王集正断层的存在。断层西从山金家沿山间谷地向东经山王集与阜凤断层相交(图4—5),断面南倾,南面八公山主体部分为上盘,在下降过程中南移。断层水平断距约1500米。
早期,八公山受逆掩断层影响向北推覆,后期受正断层作用,山金家至山王集以南山体向南滑移。一逆一正,形成今天的八公山山体态势。
第四章 地质现象
4.1风化作用
4.1.1 风化的概念:位于地壳表面或接近地面的岩石经受风、电、大气降雨和温度等大气营力以及生物活动等因素的影响,岩石会发生破碎或化学成分的变化,这种变化的过程称为风化作用。在罗山南侧山余家村北小山岗上,有一个完整的风化剖面。
4.1.2.1 风化作用的分类: 4.1.2.1.1 物理风化作用
物理或机械风化造成岩石分解。机械风化的主要过程为海蚀,海蚀把碎屑物及其他微粒的大小减少。但机械风化与化学风化环环相扣,如机械风化造成的裂缝会増加进行化学风化的表面面积。而化学风化在裂缝造成的矿物亦会帮助岩石分解。
热膨胀,或称为洋葱状风化、剥离作用、日晒风化或热冲击,通常在类似沙漠等有很大的每日温差的地方。温度在日间升高,在晚间则急剧下降;岩石在日间受热膨胀,在晚间冷却收缩。应力通常都会施加在外层。此应力令岩石外层以薄片状态剥落。虽然此现象由温差做成,但水汽的存在令热膨胀的效果加强。
4.1.2.1.2 化学风化作用 化学风化包含岩石成分的改变,常常引致其形态的崩溃。这种风化会在一段期间反复发生。
碳酸化作用
其中一种知名的溶解作用为碳酸化作用,此过程因为大气中的二氧化碳而引起。碳酸化作用在含有碳酸钙的岩石发生,例如石灰岩及白垩。此作用发生在雨水与二氧化碳或有机酸等结合后形成弱酸,弱酸与碳酸钙反应后形成重碳酸钙。此作用在低温下会加速,所以是冰川风化的主要特色。
其反应如下:
CO2 + H2O -> H2CO3 二氧化碳 + 水 -> 碳酸
H2CO3 + CaCO3 -> Ca(HCO3)2 碳酸 + 碳酸钙 -> 重碳酸钙
碳酸化作用在有多重接口的石灰岩形成一种分开的石灰岩道路。碳酸化作用沿着岩石接口的反应最为强烈,令此接口加阔及加深。
4.1.2.3 生物风化作用生物
生物亦有可能参与物理风化(同时亦有化学风化)。地衣及藓类植物在光秃秃的岩石表面生长,做成一个更为潮湿的化学微环境。岩石被这些生物附上后会加强在岩石上表面微表
层进行的物理与化学分解。大范围的幼苗发芽及植物的根部除了在岩石上裂隙施加物理压力外,亦提供一个水及化学物的渗透渠道。挖洞动物及昆虫分布在底岩附近的土壤表层亦会增加水及酸的渗透性和进行氧化过程的表面积。
4.2河流地质作用
河流地质作用分为侵蚀作用、搬运作用和沉积作用。 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。 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。
淮河发源于河南省桐柏山的白山头,目前已无法记录它的原始长度。一一九四年南宋时期,黄河在河南省原阳县决口,汹涌的洪水携带数以万亿吨的泥沙冲入淮河流域,淮河自江苏江阴以下的河道被淤平,从此淮河失去了入海通道,成了名副其实的“断头河”,只得借助洪泽湖汇入长江。演绎了一幕惨烈的“黄河夺淮”的历史。于是每每洪水肆虐,危害两岸百姓,成了有名的害河。解放后,人工开挖了苏北灌溉总渠,引淮入海,淮河才重新有了自己的入海通道。
淮河自西向东流经淮南市区。在西部凤台县城附近由于受到八公山的阻挡,迂回绕行形成“几”字型。绕行中河曲发育,河道狭窄,水深流急,河流以侵蚀作用为主。在茅仙洞附近,位于河流凹岸的八公山由于快速的侧蚀作用形成了悬崖峭壁。绕过八公山,河流进入淮北平原,这里地势平坦,河道变宽,河水流速减缓,泥沙携带能力降低,沉积作用增强,特别是流经八公山侵蚀、搬运的大量泥沙在此淤积,逐渐形成河心滩,导致河流分叉,形成所谓的“二道河”。河流淤积的土地肥沃,适合农作物生长,因而建立了“二道河”农场,每年向国家提供了大量商品粮。
4.3崩塌
4.3.1.1 崩塌的定义
崩塌(又称崩落、垮塌或塌方)是从较陡斜坡上的岩、土体在重力作用下突然脱离山体崩落、滚动,堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象。大小不等,零乱无序的岩块(土块)呈锥状堆积在坡脚的堆积物称崩积物,也可称为岩堆或倒石堆。
4.3.1.2 崩塌的类型 1.根据坡地物质组成划分
(1)崩积物崩塌(2)表层风化物崩塌(3)沉积物崩塌(4)基岩崩塌 2.根据崩塌体的移动形式和速度划分
(1)散落型崩塌(2)滑动型崩塌(3)流动型崩塌
4.3.1.3 崩塌形成的条件
崩塌是在特定的自然条件下形成的。地形地貌、岩性和地质构造是崩塌的物质基础;降雨、地下水作用、震动力、风化作用以及人类活动常成为崩塌形成的诱发因素。
崩塌一般发生在块状、厚层状坚硬岩体中。灰岩、砂岩、石英岩等厚层硬脆性岩石常能形成高陡的斜坡,其其前缘常由于卸荷作用产生裂隙或使原有裂隙张开,并与其他结构面组合,逐渐发展而形成连续贯通的分离面,在触发因素作用下发生崩塌。此外,有缓倾角软硬相间岩层组合的陡坡,由于软弱岩层被风化剥蚀而形成凹龛,使上部坚硬岩层凸出坡外,易脱落形成崩塌。
构造和非构造成因的岩石裂隙对崩塌的形成影响很大。硬脆性的岩石中往往发育两组或两组以上陡倾节理,其中与坡面平行的一组常演化为张裂隙。此时裂隙的切割密度对崩塌块体的大小起控制作用。 崩塌的形成与地形直接相关。在地形切割强烈的山区,高陡斜坡分布区和深开挖的基坑、矿坑中,崩塌现象多见。发生崩塌的地面坡度一般大于45,而大部分分布在大于60的斜坡上。地形切割愈强烈,高差愈大,形成崩塌的可能性和能量也愈大。
4.3.1.4 防治崩塌的工程措施
(1)遮挡。即遮挡斜坡上部的崩塌物。这种措施常用于中、小型崩塌或人工边坡崩塌的防治中,通常采用修建明硐、棚硐等工程进行,在铁路工程中较为常用。
(2)拦截。对于仅在雨后才有坠石、剥落和小型崩塌的地段,可在坡脚或半坡上设置拦截构筑物。如设置落石平台和落石槽以停积崩塌物质,修建挡石墙以拦坠石; 利用废钢轨、钢钎及纲丝等编制钢轨或钢钎棚栏来栏截这些措施,也常用于铁路工程。
(3)支挡。在岩石突出或不稳定的大孤石下面修建支柱、支挡墙或用废钢轨支撑。 (4)护墙、护坡。在易风化剥落的边坡地段,修建护墙,对缓坡进行水泥护坡等。一般边坡均可采用。
(5)镶补沟缝。对坡体中的裂隙、缝、空洞,可用片石填补空洞,水泥沙浆沟缝等以防止裂隙、缝、洞的进一步发展。
(6)刷坡、削坡。在危石孤石突出的山嘴以及坡体风化破碎的地段,采用刷坡技术放缓边坡。
(7)排水。在有水活动的地段,布置排水构筑物,以进行拦截与疏导。
4.4 河流地质作用
河流地质作用分为侵蚀作用、搬运作用和沉积作用。
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。
4.5岩溶地质作用
岩溶作用是指地表水和地下水对地表和地下可溶性岩石(碳酸盐岩类、石膏及卤素岩类等)所进行的以化学溶解作用为主,机械侵蚀作用为辅的溶蚀作用、侵蚀——溶蚀作用以及与之相伴生的堆积作用的总称。
在溶岩作用下所产生的地形和沉积物,称岩溶地貌和岩溶堆积物。在岩溶作用地区所产生的特殊地质、地貌和水文特征,概称为岩溶现象。
因此,岩溶即岩溶作用及其所产生的一切岩溶现象的总称。
发育的条件是︰岩溶作用是在岩石和水的相互矛盾斗争中进行的,前者必须具有可溶性和透水性。后者必须具有溶蚀性及流动性。前者是产生溶岩的物质基础,后者是必不可少的外部动力。
(1)岩石的可溶性
(2)岩石的透水性 岩石的透水性主要决定于岩石的孔隙度及裂隙度,但裂隙度比孔隙度意义更大。尤其在褶皱断裂构造发育的厚层石灰岩地区,岩溶比较发育。
(3)水的溶蚀性 水的溶蚀性主要决定于水溶液的成分。含有碳酸的水,对碳酸盐类的溶蚀能力比纯水大得多。实践证明,水中二氧化碳含量与空气中二氧化碳含量间的关系变化受压力及温度变化的影响,其与大气中的二氧化碳局部气压成正比,而与温度成反比。
(4)水的流动性 水在流动中通过水量、水温、气压的变化或形成混合溶液就有可能变饱和溶液为不饱和溶液,使由于饱和CaCO3丧失溶蚀能力的水溶液重新获得溶蚀能力,或者反之促成CaCO3的沉淀。
第五章 总结
实习对我们地质这样注重实践的学科来说,更是加强了我们的对地质不良现象的理解,对各种地质形态有更加真实的理解,对以后学习打下了更好的基础。
对野外地质现象不仅仅局限于枯燥的形态的观察和描述,更重要的是和它们的成因、发展和变化密切联系起来,给学生留下充分思维和想象的空间。在生动、活泼的氛围中,锻炼学生的观察能力、思考和分析问题的能力及野外工作能力,让学生始终保持一种新鲜感和成就感,激发求知欲望,培养对地质科学的兴趣。
资源地质和环境地质是当前地质科学面临的重大研究课题,保护环境,防治地质灾害是我国地质科学工作者的重要任务,认识自己未来工作的重要性,为其今后择业、实现人生价值的思考中提供一些参考。
实习很快结束了,不过我们从中实在学到了不少东西,在实习过程中能把所学的知识灵活的理解。增加我们对工程地质学这门课程新的认识。实际观察到各种地理特征。本次实习令我们加深了对地质学的了解,更深刻认识到了学习地质的意义,巩固了学习成果,体会到“学以致用”的道。知识从感性认训升华到了理性认识,从抽象变得具体起来,我学习到了很多书上没有的东西,了解了工程地质对实际工程建设的重要性。在这里深深的感谢老师在的认真指导。 在实习中学会了一定的观察地质地貌的方法要领和细节。例如,出外实习要对考察对象做一定的了解,合理安排考察路程和考察内容,注意研究的方法,一些考察的细节,充分认识到地质地貌考察的必要性和艰苦性,激发了我们自己考察地理和各地典型地质地貌的兴趣。同时,懂得和组成员合作的重要性。这些都将对我们日后的学习乃至工作起到
积极的作用。此外,地质实习还对我们的意志有所磨练,虽然有烈日当头,但是我们还是在老师的带领下胜利地完成了实习的各项工作。
人类未来的发展,将遇到人口、资源和环境的严重挑战。长期以来对地球的过度开发和索取,造成了今天的资源短缺、环境恶化。地质工作者的任务,已不是仅仅努力寻找新的资源,还要研究如何合理开发利用资源,保护环境及防止地质灾害,保证社会的可持续发展。建立资源与环境的忧患意识,也是新世纪的科技工作者应具备的素质。
回顾淮南市山石资源开发利用历史,由于当时的矿业政策及法律法规不够健全,没有规划,缺乏长远发展目标,在不应该开采地段随意开山采石,一家一户开采,生产规模过小,造成了点多面广规模小的格局,使得大矿小开、一矿多开等浪费资源、破坏环境的现象不断发生。另一方面,资源配置不合理,许多开采企业虽然已符合规定、上规模生产,但资源优质劣用现象较为严重,不分品级,把能烧制水泥、石灰的高品质资源下降为普通建筑石料用资源,导致资源浪费。还有极少数个体户在靠山吃山的错误思想影响下,无证开采山石资源,严重影响和干扰了矿业秩序,破坏和浪费矿产资源,给矿业生产带来安全隐患,造成山体千疮百孔,破坏了整体的生态环境,一定程度上给当地城乡居民居住环境和市容市貌带来不良的影响。
总体来看,淮南市石灰岩矿的开发利用水平较低,其表现为科技含量较高的水泥制造
业年消耗的矿石量仅占石灰岩年消耗总量54.87%,优矿劣用现象较为严重,相当部分水泥石灰岩加工成石料而用于建筑业,造成大量优质石灰岩资源的浪费。有极少数矿山企业出现乱采、乱开甚至无证开采现象,造成了资源浪费和周围环境的破坏。
白云岩矿资源在淮南市虽量大,但真正的开发利用尚未起步,处于空白状态。由于淮
南市白云岩矿资源的开发尚未开展,依照现有市场信息,注重白云岩矿的深加工,提高其产品的科技含量,增加产品附加值,是发挥淮南市白云岩矿潜在经济价值的一条重要途径。
为构建资源节约型和环境友好型社会,促进矿产资源的合理开发和有效保护,实现开发与环境保护相统一,与相关产业发展相统一,与可持续发展相统一。坚持在开发中保护,在保护中发展的总原则,允许开采资源丰富,有市场前景的石灰岩、陶粒页岩和白云岩矿产。限制开采以建筑石料为主,优质原料劣质用的石灰岩和白云岩矿。禁止开采生态环境保护区、文物区、地质遗迹以及重要的基础设施(如水库、大桥、堤坝高压线)等处的矿产。
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