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1、淮 南 地 区地质认识实习指导书钱 守 荣 编淮南工业学院资源与环境工程系二OO一年八月,-1*刖s地质学科是一门实践性很强的学科。野外地质教学是地质教学中的重要环节。地质认识实习就是引导让一年前对地质学还一无所知的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，为今后的学习打下良好的基础。本实习指导书系根据 普通地质学教学大纲要求，结合淮南地区地质情况编写而成。编写前，资源开发教研室的陈萍、刘文中、宋珍炎老师和笔者多次赴野外，对实习路线、实习
2、内容进行了深入调查和研究，对如何编写指导书进行了讨论，本书是集体劳动的成果。如何使学生成为实习的主动参与者而不是被动的旁观者，从而取得良好的实习效果，实习指导书起着至关重要的作用。为实现这目的，笔者在指导书的编写过程中注意了以下几点：一、将淮南地区区域地质特征与普通地质教材内容紧密结合起来。毕竟参加实习的学生仅有一年 普通地质学的学习经历，又是第一次野外实习，一切都很陌生。如果以区域地质资料为主进行编写，与课堂教学内容脱节，再让学生在短暂的实习时间里去消化那些专业化程度很高的地质资料，实在是勉为其难，也难以取得很好的效果。因此实习指导书的内容尽量与课堂内容及深浅、章节安排、思路尽量保持一致，便
3、于学生阅读，有助于发挥他们在实习中的主观能动性。二、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。因而教学中应采用启发式、讨论式、避免注入式。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。三、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，指导书中介绍了九龙岗、大通的兴衰过程，旨在激发同学们的使命感和忧患意识，认识自己未来工作的重要性，为其今后择业、实现
4、人生价值的思考中提供一些参考。资环系环境9 8级的学生付守琪、刘振伟同学为本书打印付出了辛勤的劳动。陈萍教授对本书初稿进行审稿，并提出宝贵意见。谨此深表谢意。编者2 0 0 1年8月第 一 章 实习区概况实习区主要位于淮南市境内，恰好在我国南北地理、地质分界线匕 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一“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 4 0,四季分明，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
5、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鹦山，海拔242米。淮河以北为黄淮海冲积平原，地势平坦，海拔2040米。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。图1 淮南市交通图第 二 章 野外矿物岩石的观
6、察和认识第一节 基本方法了解地球的物质组成，是从认识矿物岩石开始的。矿物岩石的野外识别能力，是地质工作者的一项基本功。目前地球上已被发现的矿物总数己达3300余种，我们在课堂实验室内所见到的还不到1%,如此多的矿物如何才能辨认过来？其实与人类关系密切的仅200余种。其中长石、石英、橄榄石、辉石、角闪石、云母、粘土矿物、方解石等是常见的造岩矿物，它们占了地球上矿物总量的90%以上。其余如硫化物、氧化物、卤化物等-一般少见，只是在一定区域、一 定 地质时代、富集到一定程度形成金属或非金属矿产。在野外，矿物是组成岩石的基本单位。它们的分布并非杂乱无章，而与地球的演化密切相关。它们随着区域、地质时代的
7、不同有规律地分布。在岩石圈范围内，岩浆岩、变质岩占总体积的9 5%,沉积岩仅占5%,主要分布于5 K m 以上的范围内，但却涵盖了大陆面积的 7 0%,海底几乎全部为沉积物覆盖。而沉积岩中，碎屑岩、碳酸岩盐、粘土岩共占总量的 9 9%,其它可燃有机岩、硅质岩、铁质岩、铝质岩及盐类仅占很少比例。淮南地区太古界为变质岩，从上元古界起主要为沉积岩。了解了这些，在野外就可以心中有数了。运用学过的矿物岩石的知识和方法，在不断的实践中积累经验，就会认识越来越多的矿物和岩石，识别能力会愈来愈强。在野外，除了掌握岩石的基本知识和识别方法外，还可借助一些简单的工具：如锤子、放大镜、小刀、5%的稀盐酸等。观察时，
8、首先要用地质锤敲开岩石的新鲜面再进行其它工作，否则其风化表面会使观察产生错误的认识。用小刀可以区分硬度为6 级上下的矿物，如方解石和石英。如遇石膏和滑石，指甲刻划即可识别。矿物之间相互刻划可判断他们相对硬度大小。一般放大镜可将岩石中细小的矿物颗粒放大10倍，能够观察其成分、结构等。用稀HCL可以区别方解石与其它矿物。实地观察时，首先映入眼帘的是岩石的颜色。对岩石颜色的描述十分重要。一般地说，岩浆岩和变质岩的颜色往往与其喑色矿物（如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等，它们都是含 有 Fe2+的硅酸盐矿物）含量有关。含量愈高，颜色愈深。岩浆岩从超基性岩至酸性岩颜色逐渐变浅，就是暗色矿物含量渐少，而长石
9、、石英等浅色矿物含量渐高的缘故。因此在观察岩浆岩、变质岩的过程中，对颜色的正确描述有助于岩石类型的识别。而沉积岩中，深色岩层系因其富含有机质所致，如淮南地区石炭、二叠系含煤岩层多为灰、深灰色。它们往往代表还原、湿润条件下的产物。而常见于岩浆岩、变质岩中的暗色矿物极易风化分解，难以出现在沉积岩中。红色沉积岩层多含有Fe3+,是氧化、干燥条件下的产物，如淮南地区上二叠统石干军组的红色砂岩，这就可以解释为什么晚二叠世后淮南地区再也没有煤的形成。接下来利用手中的工具观察岩石的矿物成分、结构、构造现象。沉积岩中，还要注意古生物化石的观察。野外岩石在纵向上、横向上会发生变化。观察时应注意上、下、左、右追索
10、一下，观察它们的变化。这样才能全面认识岩石及其组合特征。观察内容应分项逐条记录在笔记本ho第 二 节 淮 南地区的矿物与岩石一、沉积岩的观察和认识在野外，沉积岩一望无际的层状分布是最易辨认的。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 20.5m中层 0.5 0.1 m薄层 0.1 0.0 1 m页薄层 2mm粗砂 20.5mm中砂 0.50.25mm细砂 0.2 5 0.1 m m粉砂 0.1 0.0 1 m m某一标准粒度的碎屑占5 0%以上即可以此命名。例：淮南谢桥下二叠统下石盒子组7 煤层底板砂岩描述灰色，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
11、、岩屑、炭屑等，共 占 1 5%；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。2.碳酸盐岩的观察和认识碳酸盐岩主要为石灰岩、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
12、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、酬粒、生物屑、藻团等。颗粒 含 量 5 0%以上者可定为颗粒石灰岩，如：竹 叶 状（砾石）石 灰 岩、鲍粒石灰岩、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 5 0%以上者称泥晶 图 2 2鲍粒石灰岩石灰岩，反映较为平静的水体环境。例：中寒武统张夏组鲍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；酬粒结构。鲍粒圆球状，大小均匀，一般粒径1 m m 左右，含量6 0%；
13、颗粒中含生物碎屑，主要为三叶虫，软体动物，约 占 1 0%；亮晶方解石胶结，含量3 0%。水动力强，无泥晶基质。定名：亮晶鲍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。3.粘土岩的观察和认识粘土岩的矿物主要为高岭石、蒙脱石等。颗粒一般0
14、.0 0 1 m m,电子显微镜下才能看到它们，故称泥质结构。其 中 层（页）理发育者称页岩，不发育时称泥岩，未固结者称粘土。粘土岩在野外较易辨认，其岩性松软，易风化，常形成低洼地形而被掩盖。如罗山南侧洼地就是青白口系刘老碑组页岩风化侵蚀后形成的。粘土岩由于含杂质不同呈黄、绿、灰、红等颜色，如煤系地层中页岩因富含碳质呈黑色，有时可称碳质泥（页）岩，上二叠统石千茎组页岩因含F e3+呈紫红色。二、变质岩的观察和认识罗山以南山余家出露有上太古界的变质岩，岩性为角闪斜长片麻岩。喑色矿物为角闪石，含量4 0%,浅色矿物为斜长石，占6 0%。粒状变晶结构，片麻状构造。具一定程度混合岩化，脉体主要为长石和
15、石英，晶体粗大，呈脉状、肠状分布（图 2 3）。其同位素年龄值为2 7 亿年，形成于晚太古代，原岩系基性、中性火山岩、火山碎屑岩、沉积砂岩等经区域变质作用而成。其中发现有来自宇宙的尘粒，表明太古代地外星体的撞击在地球演化过程中曾起重大作用。长英质脉体的肠状曲折表明变质作用的同时经历了多期次的褶皱。太古代时，地壳厚度较现代薄，地壳变动、岩浆活动、变质作用强烈。直到太古代末，地壳活动减弱，华北地区才形成相对稳定的地核，逐渐形成稳定的华北陆块。在野外，劈理、片理、片麻理发育的变质岩常被初学者误认为沉积岩。请注意以下区别：1 .前寒武纪特别是太古代、早元古代的岩石 图 2 3 混合岩化中肠状脉体多已变
16、质，时间愈早-变质程度愈高。2 .用放大镜仔细观察其结构。变质岩为晶粒（即粒状、纤状、片状等变晶结构）与沉积岩的碎屑、生物等结构明显不同。3.角闪石、辉石、黑云母等暗色矿物一般不会出现在沉积岩中。其在风化过程中易初分解，难以保存。山余家变质岩半风化层中，颜色变浅，结构疏松，就是角闪石先被风化的缘故。第三节建筑石材的观察和认识本节和下一节的目的主要是补充实习区岩石矿物类型的不足。如时间允许或雨天不能出野外均可进行这方面的工作。另外，也可以在学习者闲暇忖不经意的学习和观察提供一点帮助，以丰富学习者矿物岩石学知识。岩石由于坚硬、耐久，被广泛应用于建筑业。其中色泽艳丽者被做为装饰材料。它们经抛光加工后
17、，其矿物形态、结构、构造更加典型、清晰，利于初学者的观察与学习。三大岩类符合条件者均可作为装饰材料。校内电气工程系楼外用装饰材料为灰色石灰岩，其白色花纹系岩石破裂后地下水的沉积作用所形成的方解石充填而成。方解石脉成网状、枝状或羽状，这在野外司空见惯，但加工后犹如李斯小篆拓帖，颇有情趣。内厅正面墙面为矽卡岩，系中酸性岩浆岩与碳酸盐岩接触交代形成的变质岩，绿色矿物为绿甯石，深绿色为绿泥石、透辉石，浅色者为硅灰石及少量石英等。天井内的假山为石墨石英片岩。校门用料为白色大理石，底部为红色叠层石灰岩。叠层石原为圆柱状，石材切面与柱体垂直。家属区综合楼内厅墙壁为大理岩，其黑色条纹系原灰岩泥质条带变质所致。
18、厅柱为介壳石灰岩，几乎全部由瓣鳏类壳堆积而成。东门体育活动中心的外柱装饰材料系疑类石灰岩，浅黄色可能因为轻微大理岩化使灰色褪色所致。其含疑数量之多，个体之大，在国内甚至世界上都是罕见的。一般疑类个体多在2 m m 以下，而石材中的个体最大超过3 5 m m。疑类是划分石炭二叠系地层的重要化石。因此，这种石料的科学价值要远远高于它的实用价值。立交桥南侧路西金联城市信用社的外墙用料为片麻岩，台阶为花岗岩。片麻岩的片麻状构造和花岗岩的块状构造形成了鲜明对照。花岗岩在装饰石材中用量最大，一是因暗色矿物（角闪石、黑云母）含量高低、长石种类变化、晶粒大小不同形成如白、灰、红、绿等多个花色品种，二是由于分布
19、广，产量大，价格低廉。辉石岩、辉长岩因其暗色矿物含量高显示庄重的黑色而被广泛利用。其中最昂贵的装饰材料当属拉长岩，为基性岩浆岩一种。拉长岩由拉长石组成，系斜长石一种，为 C a、N a 长石的类质同像固溶体，因二者光性不同，反射时产生干涉呈现五彩缤纷的颜色，十分美丽。数千元一平方米的价格只能是银行、电信部门营业大厅中才能见到。第 四 节 宝、玉石的基本知识天然矿物或岩石中美丽、稀有、稳定性好者均可做宝玉石加工。美丽赢得人们的喜爱,稀有会显得贵重，稳定性好，坚固可以持久，有保值和收藏价值。一般宝石多为单个矿物晶体，经琢磨加工后用以镶嵌首饰，玉则为矿物集合体或岩石，多做为工艺雕刻的原料。目前市场上
20、常见的宝、玉石有以下种类：钻石 矿物学名称金刚石。产于来自上地幔的金伯利岩中，也有人认为是外来星体撞击地球时高温高压下形成的。加工后璀璨绚丽，光彩夺目。因 其“出身”高贵，硬度最大，极为稀少，平均每开采二十吨矿石中才能找到一克拉（1/5 克），因而价格昂贵，被称为“宝石之王”。祖母绿 矿物学名称为绿柱石（B e 3 A 1 2 S i 6 0 屈），本无色，因含C r ,呈绿色，其质优者可与钻石价值相当 九十年代初来京展出的一串哥伦比亚祖母绿项链价值一亿美元。红宝石与蓝宝石 矿物学名称叫刚玉（A 1 2 0 3）。硬度仅次于金刚石。与祖母绿不同的是其含C r 者呈红色,即红宝石,含F e ,T
21、 i 者呈蓝色,即为蓝宝石。翡翠 为硬玉（N a A l S i O s ）的集合体。含 F e 者呈红色，称 为“翡”，含 C d 者呈绿色，称 为“翠二绿色鲜艳者为珍品。翡翠既是名贵宝石，又是上等的工艺原料产于板块碰撞带高压低温变质带中。以上均属高档宝石，多在珠宝商店内销售。和田玉 即软玉，系透闪石，阳起石等矿物的集合体，因二者含量不同呈乳白，绿等色，系高档工艺原料，因新疆和田盛产而得名。岫玉 即蛇纹石的集合体，系超基性岩蚀变而成。因其硬度小（与方解石相当），产量高而价格低廉，属低档玉石。水 晶 即晶体石英，多无色透明，也因含不同杂质而显不同颜色，其中的紫色者较为珍贵。玛瑙 即隐晶质石英集
22、合体，因色泽丰富，具彩色条纹而受到人们喜爱。南京“雨花石”就是这种玉石经河水冲刷形成的河卵石。以上仅是宝玉石中很少的一部分。其实大多数非金属矿物都应是透明的，只是结晶过程中因晶格内质点排列并非完全有序，使光难以顺利通过。少量透光者即显宝贵，色泽艳丽时便可成为宝石或玉石。如橄榄石、辉石中的蔷薇（含 L i）辉石，长石中的天河石以及石榴子石，尖晶石等。在发达国家，珠宝首饰业在国民经济中占有重要地位。随着我国经济的发展，人民生活消费水平不断提高，我国珠宝首饰业前景日益看好。学地质者从事珠宝行业有一定的专业优势，但它涉及资源开发、加工、销售、定等环节，需要大量的自然科学和社会科学知识。第 三 章 淮南
23、地区的地层与古生物第 一 节 地 层认识了岩石，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，特别是石炭系含疑地层的研究而发现的
24、。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 二 节 古 生 物古生物的研究在地质科学中占有十分重要的地位：1.探索生命起源和生物的演化：2.确定地层形成年代、划分对比地层；3.研究地质历史中古地理、古气候的变迁；4.是大陆漂移理论的重要依据；5.许多可燃有机矿产、金属、非金属矿产都与生物或生命活动有关。一、隐生宙的生物世界上最早的生物化石发现于32亿年前的岩层中，它们是一些原始的菌澡类，属于原核生物.元古宙是真核生物的发展
25、时期，主要是一些微观或宏观的低等藻类，较难形成化石，故很少能见到它们。叠层石是主要能直接观察它们存在的标志.，它们是某些藻类活动的遗迹，刘老碑组、九里桥组、四顶山组均可见到。在距今7 亿年时形成的九里桥组发现的蠕虫类乃是世界上最早的三胚层动物，它们的出现是动物演化史上的重要里程碑，内脏器官的出现与分化，躯体的分节与两侧对称，运动器官的出现，表明它们可能是现代动物的祖先。二、早古生代的生物最初的生命的出现距今已约40亿年，到蠕虫类的出现经历了三十多亿年的漫长时间，但在距今5 亿 7 千万年的寒武纪初期，短短的时间内，几乎所有无脊椎门类动物都出现了，被称 为“寒武纪生命大爆炸，二十世纪最惊人的发现
26、之一的我国云南澄江县“澄江动物群”就是这一壮观情景的真实写照。这对达尔文渐变式的生物进化理论是一个严重挑战。淮南地区的寒武系各种海生无脊椎动物化石非常丰富，并形成生物碎屑灰岩，与前寒武系地层形成鲜明对照。最有特色的生物是三叶虫，是划分寒武系地层的重要依据。三、晚古生代的生物晚古生代是陆生生物大发展的时期。淮南地区当时处于滨海陆地环境、气候适宜，刚刚登陆不久的植物形成茂密的森林，为石炭二叠纪煤的形成提供了丰厚的物质基础。在煤系地层中，各种植物化石非常丰富（图 33）。科学家们发现，所见到的植物化石茎干都没有年轮，意味着它们是四季长青的热带植物,这表明包括淮南地区在内的整华北地区石炭二叠纪时应该是
27、热带气候。古地磁测试数据表明当时华北地区的中心部位在赤道附近。现在淮南地区地处北纬3 3 附近，就是说，在 3 亿多年的时间里，淮南地区由南向北飘移了三千余公里。众所周知，我国华北地区大型煤矿比比皆是，秦岭、淮河以南很少见到，这是因为石炭二叠纪时华南、华北不是同一板块，它们各有自己的演化历史。石炭二叠时华北为陆地，森林广布，因而含煤地层发育，煤层多，煤质好。华南地区则是一片汪洋，海生生物十分繁盛，沉积物多为海相石灰岩，仅短暂时间出现陆地，所形成的煤系地层煤层少且薄，煤质也差，难以进行大规模开采。只是到了三叠纪后，两板块才碰撞连接在一起，并形成了秦岭与大别山。四、淮河象淮南地区中生界地层不发育，
28、难以领略中生代兴盛一时的恐龙时代的风光。然而淮北平原下的新生界地层中大量哺乳动物和被子植物化石的发现让人们意识到生物演化进入到新生代。特别是第四系地层中发现了很多象化石。被称为“淮河象”。现代的象生活于热带一亚热带的丛林和草原，这表明，淮河流域在过去一百多万年来曾经有过热带一亚热带气候，当时这里雨量充沛，森林、草原遍地分布，是各种哺乳动物生存的天堂。如今的淮北平原到处是人类活动的踪迹，森林、草原消失了，淮河象们早已不知去向。人类现在占据了大部分的生存空间，野生动植物的分布范围愈来愈狭小，这也许是历史发展的必然结果。但是由于过度开发，环境恶化，地球上每年有近千种的生物正在消失，这种灭绝速度超过了
29、地质历史中任何一次生物大灭绝。生态系统的破坏导致地质灾害频频发生，已秧及人类本身.如此发展下去，后果将是灾难性的。保护环境，维护生物多样性，保持生态平衡，实际上就是保护人类自己。附表：淮南地区区域地层表地 层代号厚度（米）地质特征新生界第四系Q未固结的沙、砾、泥紫红色砂页岩第三系新N老E中生界白垩系上统K2下统K1紫红色砂岩，泥岩夹砾岩火山岩，砂岩侏罗系上统毛坦厂组J3m300中统J21下统J1二叠系上统T3中统T2下统和 尚沟组Tlh1000紫红色砂岩，页岩刘家沟组Til上古生界一叠系上统十千茎组Pish180紫红色砂岩，页岩上石盒子组P2S530粉砂岩，砂岩，页岩，含 煤20-25层下统下
30、石盒子组P1X220粉砂岩，页岩与砂岩互层，含 煤9-12层山西组Pls70砂岩,粉砂岩，泥岩，煤层，含植物化石石碳系上统太原组C2t112灰岩和砂页岩，煤层互层，含蟆下统C l1泥盆系D志留系S下古生界奥陶系上统03中统02下统马家沟组Olm147白云岩，灰质 白云岩，页岩肖县组Olx224灰岩为主夹白云岩贾汪组Oij10页岩，泥质白云岩寒武系上统土坝组 3 t137白云岩，含不规则石英条带，风化后蜂窝状周山组W3g74上部页岩，泥灰岩,下部新粒灰岩中统张夏组2zh227厚层细粒石灰岩,生物碎屑灰岩徐庄组2X200上下部灰岩，中部砂页岩下统毛庄组 imz140灰岩，页岩互层馒头组G im19
31、3上下部紫红色页岩叶部灰岩，含三叶虫猴家山组Gih120白云岩，白云质灰岩，页岩，底部砾岩，含磷百云岩头主谷藤彦君元古界上元古界震旦系上统四顶山组Z2s255下统九里桥组Zij71灰岩,泥灰岩，含蠕虫化石寿县组Zish45砂岩青白口系刘老碑组Qnl530页岩为主,夹灰岩、砂岩伍山组Qnw22石英砂岩曹店组Qnc21砂砾岩中元古界Pt2下元古界Ptl太古界上太古界霍邱群Ar21521角闪斜长片麻岩，同位素年龄27亿年前寒武纪生物图 32 形态不同、生态各异的三叶虫世界图 33淮南地区煤系地层的植物第四章地质作用的观察第 一 节 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（图
32、 4 1）,自上而下：A.土壤层：灰褐色，植被茂盛，厚 525cm。B.淋滤层：棕褐色，主要由粘土矿物组成；富含Fe3+,板结成块状，垂直节理发育，厚 1050cmoC.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。D.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H?O、。2、8 2 等作用下，矿物被分解，K N a Ca2 Mg2+等 被 淋 滤,A产、Fe3+不活跃组分残留原地，分别形成粘土矿物和氧化物。如地处热带一亚热带雨林气候带，粘土矿物、或 图 4-1 山余家风化剖面铁的氧化物会进步被水解，形成铝土矿、褐铁矿等矿产，是提炼铝、铁
33、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。八公山、舜耕山的岩石缝隙中、凹地里都可以见到它们。风化作用可以形成许多有用矿产，但更重要的是它为人类提供了宝贵的土壤资源，形成人类赖以生存的耕地。但这是一个漫长的地质历程。1cm 厚的粘土层的形成可能需要成千上万年，但一阵风，一场洪水就让它们消失。我国人均耕地面积仅是世界的1/4,人口增加、水土流失、荒漠化还在使它不断减少。究其原因，还是人类过度开发、生态环境日益恶化所致。保护环境，保护耕地，已是刻不容缓，否则，我们的子孙后代将何以为生？地层中的古风化面常常当
34、作不整合或假整合的标志，它们代表岩层由沉积转变为风化侵蚀的过程，造成了地层缺失和不连续，多被解释为地壳上升的结果。如淮南地区奥陶系马家沟组和上石炭统太原组之间的铝土岩和褐铁矿层，就是中奥陶世后华北地区整体上升，经历了志留纪、泥盆纪、早石炭世的长期侵蚀风化的产物，直到晚石炭世才开始接受沉积，形成石炭二叠系含煤地层。山余家霍邱群与上覆上元古界八公山组之间的不整合面上也有含铁的古风化面。第 二 节 淮 河的地质作用河流地质作用是陆地上最重要的地质作用之一，通过其侵蚀、搬运和沉积作用不断改造地表形态，形成各种矿产，孕育着人类文明。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
35、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（如图42）。图 4-2 淮南市淮河流域图绕行中河曲发育，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
36、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。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，也许几万年、儿十万年以后，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
37、“牛转湖”，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。（如图4-3）,那时，八公山的大部分将不复存在。河流既是如画山水的“雕塑师”，又是移山填海的“大力士”。淮河河床内沉积物主要是沙，主要由石英碎屑组成，其次为长石、白云母、岩屑、生物介壳碎片等。分选较好，磨圆程度较高，大小一般在0.20.05mm左右，多为细砂。河漫滩主要为粉砂和粘土。地史中的河流沉积由河床沉积及河漫滩沉积组成，碎屑沉积物自下而上由粗变细，形成完整的沉积系列。在河湖密布或河流入海处，河流淤积形成大量肥沃的土地，森林植被茂盛，是煤形成的有利场所。图 43 淮河未来流向图第 三 节 地下水的地质作用
38、地下水是重要的淡水资源，也是陆地上重要的地质营力，不断改变地表形态。其形成的岩溶洞穴、石林等亦是重要的旅游资源。但地下水的地质作用也会造成各种地质灾害，如过度抽取地下水引起的地面沉降、岩溶陷落、滑坡、泥石流等。八十年代以来黄淮地区普遍发生的煤矿井筒破裂也和地下水有关，它们都会造成重大经济损失。一、.韭山洞韭山洞位于淮南市东南凤阳县宋集乡境内韭菜山。区内出露下寒武统地层，为一单斜构造，岩层产状一般为180 Z20 o 其原为隐于淮北平原下淮南复向斜北翼东延部分。因受北北东向武店正断层的影响，西部上盘下降，隐于淮北平原新生代松散层下，东部下盘上升得以出露。据测算，此断层垂直落差在1500米以上。岩
39、溶发生于毛庄组，灰岩与页岩互层，节理密集，为地下水活动提供了便利条件。溶洞全长近1500米，初始时岩溶顺着石灰岩层发育，随着溶洞扩大，下伏页岩层亦被冲蚀，上覆岩层发生重力垮塌，导致溶洞规模进步扩大，形 成“囊括五岳”、“峡谷幽深”等壮丽景观。洞穴延伸受岩层和节理控制，高低起伏，蜿蜒曲折，瞬息万变，犹如一个巨大的迷宫。地下水的沉积作用形成的石钟乳、石笋、石帘、石幔更因其奇特造型引出许多美丽的神话与传说，让人浮想联翩。图 4一 4 韭山洞地质略图进入洞中，远离尘世的喧嚣，犹如到了梦幻般的人间仙境，让人真切体验到融入大自然的美好感受。将来，当我们享受富裕的物质生活的同时，应该有一个怎样的生存环境？这
40、也许是一个有益的启示。地下水的地质作用会继续，溶洞会不断扩大，最后导致地面塌陷，溶洞消失。但新轮的侵蚀又会开始，形成新洞穴。只要其它条件不变，这个过程就会永远进行下去，直到有一天将山体夷平。溶洞是人类最早的“家”，许多古人类化石就是在洞穴堆积中发现的。淮南地区山区多为碳酸盐岩，岩溶发育，如上窑东洞山的溶洞，舜耕山洞山的溶洞规模都不小。这里紧靠淮河,有充足的水源，应是古人类繁衍生息的理想地方。中国古人类学者曾将其列为古人类化石发掘的重点地区，但无所获，这些珍贵的地质遗产常常是“可遇不可求”的。二、八公山庙山洼的石芽石芽发育于寒武系底部凤台组石灰质砾岩中。岩石砾石成分主要为白云岩、石灰岩等。与下伏
41、四顶山组岩性相同。砾屑大小不一，棱角状，无分选、无磨圆，方解石胶结.其成因尚有争论：有人认为是冰川成因，亦有人认为构造崩塌作用所致。该处位于四顶山北坡低洼处，流水集中，沿岩层中纵横交错的裂隙不断溶蚀，形成溶蚀沟槽。天长日久，沟、槽宽度、深度逐渐增加，形成石芽地貌。而石林则多是因为原有溶洞坍塌陆续被水冲蚀所致，规模也较此大得多。第四节 构造作用的观察和认识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。结合实习区的情况，在野外可以从以下几种情况进行观察：1.熟悉地层，利用地层的重复、缺失、走向上
42、是否连续进行判断。2,地层产状的变化及矿井分布的变化进行分析。例如舜耕山岩层走向近东西，岩层倒转或直立，而八公山岩层走向北西一南东，倾角一般/3 0 ,更无倒转，表现很大差异。显然二者之间岩层发生变形。（如图45）图45 舜耕山和八公山地层产状与矿井分布煤矿矿井的分布与煤系地层的走向有关，例如舜耕山北九龙岗、大通、洞山等矿井东西向，八公山麓李郢孜、谢家集、新庄孜、孔集等北西一南东向，淮北平原上的潘集诸矿井又是东西向分布。了解以上这些，有助于认识实习区的构造特征。一、“飞”来之峰舜耕山舜耕山东起九龙岗，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
43、分东西两部分。以东山体山寒武、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
44、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 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（如图4 6）。舜耕山为断层上盘，是一个由南向北外来的推覆块体，它由两个不同的块体组成，泉山以东为寒武、奥陶系，包括部分石炭、二叠系，故建立了煤矿，但由于断层所限，煤储量小，早已采完闭井。以西为太古界和上元古界，但罗山以西断层上盘被侵蚀殆尽，下盘煤系地层出露，形成煤矿矿区。据测算，在罗山一带舜耕山山体由南向北的推覆距离应在5000米以上
45、。图I.舜耕山逆掩断层示意图在李郢孜赖山，可以见到硅质胶结的马家沟组灰岩角砾，它是舜耕山逆掩断层存在的又一标志。二、亦逆亦正八公山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
46、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（图4-7）。图 47八公山地区构造剖面示意图图 48山王集断层示意图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
47、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 45）,断面南倾（图 48）,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。逆一正，形成今天的八公山山体态势。三、块体运动上窑山上窑山位于淮南市东部边缘，与西部八公舜耕二山无
48、构造上的直接联系，但也同样是外来块体，只不过非地壳运动所致，而是重力滑覆即块体运动作用的结果。上窑山主体由上元古界和下寒武统岩层组成，形成-北西西轴向的宽缓向斜。西南边缘有残缺不全的寒武系及煤系地层，受强烈挤压而破碎或揉皱变形。深部为一勺状断层，主断面倾向南偏西。整个上窑山体处于断层上盘（图 49）。按断层面倾向，上窑山应来自北北东方向，但现在看到上窑山以北是一望无际的平原，它究竟是从哪里来的？上窑山以北的构造单元称“蚌埠隆起”，与舜耕、阜凤逆掩断层同形成于印支运动，山地壳强烈上升、隆起而形成。现在蚌埠附近仍能发现它的踪迹，山 上出露上太古界五河群和下太古界凤阳群，皆为片麻岩、片岩之类的变质岩
49、。其之上的上元古界、下元古界和煤系地层均遭剥蚀。中生代时，上窑地区虽然地势也较高，但相对于蚌埠隆起，仍有2000米以上的落差，岩层在重力作用下便向南发生块体滑移。但由于后期构造活动和侵蚀作用，原来高山被侵蚀殆尽或隐于新生界之下，而上窑山有幸得以保存直至今天。实际上它是北部蚌埠隆起的一部分。图 4-9 上窑重力滑覆示意图重力断层特征是其后部表现为正断层性质，当滑体至地面处受地面阻挡和反作用，其前部又表现出向上逆冲的特征，并刮带下伏岩层形成前缘逆冲叠片。这些特征常将重力断层误认为逆冲断层，冲叠片的出露认为是“构造窗”。上窑块体前缘二叠系含煤地层并非“逆冲断层下盘”。否则上窑应具备建立大型矿井的资源
50、条件。钻探资料证明，上窑地区下盘煤系地层中可采煤层位于地卜1000米以下，开采技术条件要求高，目前还难以达到。四、平原之下是煤海淮河以北是一望无际的平原。但它不是河流侵蚀作用后期准平原化的产物，而是河流冲积平原，系黄淮冲积平原的一部分。平原新生界松散层之下，埋藏着石炭二叠系含煤地层，煤层多且厚、煤质好，储量大，且构造简单，埋藏浅，适于建设大型矿井，现在有潘集、谢桥、张集等特大型矿井建成投产。石炭二叠纪时，整个华北地区森林密布，地势平坦，河流纵横，在地壳缓慢沉降过程中，沉积了近千米厚的含煤地层。晚二叠世晚期，气候变得干燥，沉积了红色碎屑岩，不再含煤。早三叠世末期，由于华北板块与华南板块对接和碰撞