工程地质实习报告

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一、实习目的

1.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,为后续课程的学习打下良好的基础。

2.了解三大岩石的形成过程,产生时代、结构、产状、形成原因及现象等。

3.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,掌握罗盘的使用方法,学会使用罗盘测量岩石的走向、倾向和倾角。

4.了解地质构造对工程影响,把地质知识运用到实际生活中。

二、实习地点

1. 济南市长清区张夏镇境内的馒头山

3. 济南市长清区苏庄背斜

三、实习时间

2010年6月3日——2010年6月4日

四、实习仪器

地质罗盘

五、实习内容

第一天  2010年6月3日

第一天我们实习的目的地是济南长清区张夏镇境内的馒头山和灵岩寺,主要内容是观察馒头山的地质构造和馒头组、毛庄组等岩层,以及灵岩寺附近的滑坡和断层。

(一)济南市长清区张夏镇境内馒头山

1.馒头山简介

馒头山,海拔408米,位于济南市长清区张夏镇境内,当地老百姓习惯称此山为“馍馍山”、“满寿山”,或者高雅的称为"曼寿山",这说明这山的外形特别像馒头。馒头山距济南市区仅20来公里。张夏境内群山连绵,馒头山就在这群山之间,和周围的山相比没有太大的区别。山上满是杂草,零零散散地有些低矮的小树。整个山体为石质山,半山腰上散落着一小块一小块的农田。名字看起来有些俗气,个头也不算太高。 2003年,馒头山被世界教科文组织命名为世界第三地质名山,当年又被列入省级地质自然遗迹保护区。因为,它那丰富的皱纹和陈年脉络,忠实地记录了五亿多年的地质变化。真可谓“浓缩的就是精华”。抬手之间,跨越五亿年顺着不太陡的山势拾径而上,在山腰处便可见一处岩层,这块岩层乍看起来很普通,但它却是无价之宝。因为,这一块岩层记录了五亿多年的地质变化。该处岩层近两米高,层次非常明显。于峰介绍,最底部淡粉红色的一层是花岗岩石,与这一层对比非常明显的是,上面紧挨着的青灰色古代花岗岩,两者之间的时间相隔2.5亿年,而古代花岗岩距今约2.8亿年。也就是说,人蹲在地上,一抬手之间的距离就轻松跨越了整整5.3亿年的历史。让人不得不感慨沧海桑田变幻之快啊!再往上走,就会发现一个小土丘,土丘上布满了碎石片。可别认为它只是个普通的小山丘,这里可是有名的三叶虫化石的聚集地,小小的三叶虫见证了这里曾是海洋深处的历史。三叶虫是生活在6亿年到2亿多年前的古老节肢动物,在当时它几乎占据了整个海洋,是古生代一霸。到了中生代已完全绝灭。目前,全世界已发现的三叶虫化石约四千多种,我国是发现三叶虫化石最多的国家之一,有1千多种。三叶虫化石又叫燕子石,也叫蝙蝠石。它历史悠久,据记载,宋、明、清时代已有人把玩,称之为“多福石”、“鸿福石”。在普通人的眼里,三叶虫化石是“玩物”,但它在地质科研人员的眼里却是货真价实的“宝贝”。从上个世纪初,中国一代又一代的地质科研人员不断探索研究,在馒头山地区发现了17个三叶虫生物带,并确定馒头山为一处最完整的寒武纪地层层型剖面,从而成为中国寒武纪地质结构划分的标准山。因此,馒头山也就成为地质界公认的世界地质名山。每年,都有无数地质专业的大学生和相关专家造访馒头山,一睹它沧海桑田的容颜。实在的名字背后是丰厚的物产 馒头山不是一个孤立的小山头,它的余脉蜿蜒相连。其中东边的一支余脉远观像一个大佛头,鼻子、眼睛、嘴巴惟妙惟肖,煞是生动。这么美丽的山当然也有美丽的传说。

馒头山不仅地质丰富,据说还藏有金矿。相传很久以前在山的东侧有一处泉眼,泉水常年汩汩喷涌,泉水清澈见底。有一年,一个从南方过来专做修补铁锅铁盆的手艺人,走到这个泉眼处坐下休息。休息完了起身要走的时候,他竟然发现泉水里有一层亮亮的金粒儿。他大喜过望,赶紧把包袱解开,把金粒儿捞上来放进包袱里。捡了个大财的生意人在心里打起了算盘:“可不能让别人知道这里有金子,得想个办法把泉眼藏起来。”于是,他在泉眼边顺手拔了一棵草,用草堵住了泉眼。过了几天,这个生意人得意洋洋地赶了一辆大马车又来到泉眼处,想捞到更多的金子。可是等他到了跟前,傻了眼,泉眼处竟然不流泉水了。据老人们讲,他拔的那棵草正好是万年草,用它堵死了泉眼,泉水要到一万年以后才能重新流淌。馒头山到底有没有金矿,还需要地质部门的勘查,但馒头山周边盛产木鱼石可是个不争的事实。 1991年,张夏镇馒头山附近的村民们惊讶地发现,他们平时用来垒猪圈的石头竟然是世上少有的宝贝——木鱼石。这是木鱼石首次在张夏镇中部馒头山被发现。据考证,形成于距今约5.5——5.8亿年之间的木鱼石,是一种珍贵的玉石石材,含26种有益人体健康的微量元素和矿物质,用木鱼石制作的器皿通透防腐,此外,它还能制成各类收藏艺术精品。馒头山是块宝地,珍贵的木鱼石给馒头山周边的居民们带来了财富和商机,也是馒头山除了是地质名山外的又一骄傲。馒头山将建大型地质公园自馒头山被命名为世界地质第三名山,尤其是在被列入省级地质自然遗迹保护区以后。当地有关部门经多方论证、研究,决定根据馒头山独特的地质风貌和考察价值,以馒头山为核心,在其周围兴建集科普、教育、研究、旅游于一体的地质公园,这也将是山东省最大的地质公园。据介绍,规划中的馒头山地质公园将划分为五大片区,中部将建成地质文化广场,设计面积200亩,主要工程是建设三叶虫概念性广场标志雕塑和区内各景点雕塑;西部是展馆片区,规划面积100亩,主要是地质博物展厅,为地质专家、学者及游客提供地质教学设施和科普知识展览;北部是大沙河片区,对河道进行综合治理,利用丰富的水资源突出灵山秀水的地方特色;南部是馒头山地质剖面片区,将整理修建参观场地、修建硬化参观道路及碑亭、山顶标志性建筑等。

2.实习任务:馒头山岩层

(1)馒头组

第一层  页岩,黄灰色,2m。

第二层  薄层石灰岩,蓝灰色,厚4m,含燧石结核。

第三层  钙质页岩,灰黄色及灰色,厚13m。

第四层  页岩,紫色,厚8m。

第五层  石灰岩,土黄色,厚6m。与另一个山体对比可发现此处为断层,为平推断层。

第六层  页岩,灰绿色,厚4m。

第七层  石灰岩,灰绿色,厚2m。岩体上孔洞发育成熟,岩体易形成溶洞,不利于工程建设,强度低于第五层的石灰岩。

第八层  页岩,紫红色,厚7m。

第九层  石灰岩,灰白色,厚2m,纵向裂隙打,孔洞发育少。

第十层  页岩,鲜红色,厚5m,风化严重。

(2)毛庄组

第一层  云母页岩,紫红色,厚4m。

第二层  页岩,紫色,厚13m。

第三层  页岩,紫红色,厚4m。

(二、三层中间有明显分隔带)

第四层  鲕状石灰岩,厚0.8m。

第五层  灰色石灰岩,厚0.2m。

第六层  鲕状石灰岩,厚0.3m。

据老师介绍说,第四、五、六层原来为海底,由于后来的地壳运动成为现在的毛庄组岩层。

(二)长清区灵岩寺滑坡、断层

在长清灵岩寺附近我们实习认识了山体的滑坡。

1.滑坡的概念

滑坡是指斜坡上的土体或者岩体,受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响,在重力作用下,沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。滑坡是斜坡岩土体沿着惯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致。

2.滑坡的分类

根据滑坡体体积,将滑坡分为4个等级:①小型滑坡:滑坡体积小于10×104立方米;②中型滑坡;滑坡体积为10×104-100×104立方米;③大型滑坡:滑坡体积为100×104-1000×104立方米;④特大型滑坡(巨型滑坡):滑坡体体积大于1000×104立方米。 根据滑坡的滑动速度,将滑坡分为4类:①蠕动型滑坡,人们作凭肉眼难以看见其运动,只能通过仪器观测才能发现的滑坡;②慢速滑坡:每天滑动数厘米至数十厘米,人们凭肉眼可直接观察到滑坡的活动;③中速滑坡:每小时滑动数十厘米至数米的滑坡;④高速滑坡:每秒滑动数米至数十米的滑坡。

3.滑坡的产生原因

一是地质条件与地貌条件;二是内外营力(动力)和人为作用的影响。第一个条件与以下几个方面有关:

(1)岩土类型:岩土体是产生滑坡的物质基础。一般说,各类岩、土都有可能构成滑坡体,其中结构松散,抗剪强度和抗风化能力较低,在水的作用下其性质能发生变化的岩、土,如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。

(2)地质构造条件:组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时,才有可能向下滑动的条件。同时、构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。故各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡、特别是当平行和垂直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时,最易发生滑坡。

(3)地形地貌条件:只有处于一定的地貌部位,具备一定坡度的斜坡,才可能发生滑坡。一般江、河、湖(水库)、海、沟的斜坡,前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物的边坡等都是易发生滑坡的地貌部位。坡度大于10度,小于45度,下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。

(4)水文地质条件:地下水活动,在滑坡形成中起着主要作用。它的作用主要表现在:软化岩、土,降低岩、土体的强度,产生动水压力和孔隙水压力,潜蚀岩、土,增大岩、土容重,对透水岩层产生浮托力等。尤其是对滑面(带)的软化作用和降低强度的作用最突出。

第二天  2010年6月4日

第二天我们实习的目的地是济南市长清区的苏庄。

(一)断层

1.一开始我们先是在一户农家小院里观察了一处明显的断层,此断层为正断层。在刘老师的指导下,大家鉴定了该断层的上盘、下盘、断线及其断层面,并且还估计了该断层的断距与落差。

2.关于断层
概念:地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂,并沿破裂面有明显相对移动的构造称断层。
地壳中的一个裂口或破裂带,而且沿着它相邻的岩体发生了运动。断层长度变化很大,从几厘米至几百公里不等,两盘之间的位移量也可有这样大的变化。
分类:根据断层线上原来相邻接的两点在断层运动中的相对运动状况可以将断层分类。
如果它们的运动只在水平方向上,并且平行于断层面,那么这断层叫走向滑动断层。走向滑动断层又进一步分为右滑和左滑断层。

如果一个观察者站在断层的一侧,面向断层,另一边的岩块向他左方滑动,那它就叫左滑断层。之所以如此称呼,因为要追索被移动了的地表特征时,该人需沿断层线转向左边,才能在那一边找到与这边相对应的特征。这种走向滑动断层也叫右旋或左旋、右行或左行断层,或统称走向断层。加利福尼亚圣安德列斯断层是一条右旋断层或滑动断层。

沿断层面作上升下降的相对运动,则是倾向滑动断层。上盘相对下盘向下运动的倾向滑动断层是正断层。

当断层面倾角小于或等于45°,上盘相对下盘作向上运动时,叫冲断层,而若断层面倾角大于45°,则称逆断层。

两盘相对运动方向界于走向滑动断层和倾向滑动断层之间的,叫斜向滑动断层。

断层两盘之间的相对位移常被叫作断层落差和平错。落差反映垂直位移,而平错反映水平位移。以上所说的断层都有一个共同的运动特点,即在运动中两盘的构造保持着平行。

但也可以有这样的断层,相邻两盘块体之间发生了扭动、转动,这样的断层被称为旋转断层或剪状断层.

(二)苏庄背斜

苏庄背斜距济南长清区政府以南约3—4公里,是一处非常典型的两翼不对称的背斜构造。

1.概念

背斜是褶皱的一种,为岩层向上拱起的拱形褶皱,经风化,剥蚀后露出地面的底层,分别向两侧成对称出现,老地层在中间,新地层在两侧,另外褶皱也包括向斜,其为岩层向下弯曲的槽型褶皱,经风化、剥蚀后,露出地面的地层分别向两侧成对称出现,新地层在中间,老地层在两侧。自然界的背斜和向斜相互连接、相间排列,常是多个连续出现。正常情况下﹐背斜呈背形﹐向斜呈向形﹐是褶皱的两种基本形式 。苏庄背斜的垭口处由于长时间的风化、剥蚀,往往给人造成假象它是向斜,其实不然,在刘老师的指导下,我们根据岩层走向仔细判断,最终得出了此处为背斜的结论。

2.褶皱要素

褶皱的基本组成部分﹐用以描述褶皱的形态和产状。包括﹕①核﹐褶皱的中心部位﹔②翼﹐泛指核部两侧比较平直的部分﹔③轴迹﹐褶皱面从一翼过渡到另一翼时出露的轴部﹔④枢纽﹐同一褶皱面上最大弯曲点的连线﹔⑤轴面﹐各相邻褶皱面的枢纽联成的面﹐可以是平面﹐也可以是不规则的曲面﹐轴面与地面或其他面的交线称为该面上的轴迹﹔⑥轴﹐理想的圆柱状褶皱可以由一条平行其自身移动而描绘出该褶皱面弯曲形态的直线﹐这一直线又称为褶轴。褶轴只是具有表明几何方位意义的线段﹐圆柱状褶皱的枢纽方向代表了褶轴的方向。非圆柱状褶皱可有枢纽线而没有统一的褶轴﹐只有把它分解成许多近似圆柱状褶皱的区段﹐才可分别确定其褶轴﹔脊线和槽线﹐在横剖面上褶皱面的最高点称为脊﹐同一褶皱面上脊的连线称为脊线﹔反之﹐褶皱面在剖面上的最低点称槽﹐同一褶皱面上槽的连线称为槽线。

3.褶皱的野外识别

一般情况下,人们容易认为背斜是山,向斜为谷,但实际情况要比这复杂得多。背斜长期遭受剥蚀,不但可以逐渐的夷为平地,而且往往由于背斜轴部的岩层遭到构造作用的强烈破坏,在一定的外力条件下,甚至可以发展成谷地。所以向斜山与背斜谷的情况在野外是比较常见的。因此,不能完全以地形的起伏情况作为识别褶皱构造的主要标志。

褶皱的规模,有的较小,有的较大。小的褶皱,可以再小范围内,通过几个出露的地面的基岩露头进行观察。规模大的褶皱,一则分布的范围较大,二则常受地形高低起伏的影响,既难一览无余,也不可能通过几个露头就窥其全貌。对于大型褶皱构造,在野外需要采用穿越的方法和追踪的方法进行观察。

(1)   穿越法。就是沿着选定的调查路线,垂直岩层走向进行观察。用穿越的方法便于了解岩层的产状、层序及其新老关系。如果在线路通过的地带岩层成有规律的重复出现,则必有褶皱构造。再根据岩层出露的层序及其新老关系,判断是背斜还是向斜。然后进一步分析两翼岩层的产状和两翼与轴之间的关系,这样可以判断褶皱的形态类型。

(2)   追踪法。就是平行岩层走向进行观察的方法。平行岩层走向进行追踪观察,便于褶皱延伸的方向及其构造变化的情况。当两翼岩层在平面上彼此平行展布时为水平褶皱,如果两翼岩层在转折翼闭合或呈“S”行弯曲时,则为倾伏褶皱。

(三)地质罗盘的使用

第二天再一个重要的任务就是地质罗盘的使用了,学会用地质罗盘测量岩石的走向、倾向和倾角。

1.在使用前必须进行磁偏角的校正

因为地磁的南、北两极与地理上的南北两极位置不完全相符,即磁子午线与地理子午线不相重合,地球上任一点的磁北方向与该点的正北方向不一致,这两方向间的夹角叫磁偏角。
地球上某点磁针北端偏于正北方向的东边叫做东偏,偏于西边称西偏。东偏为(+)西偏为(-)。
地球上各地的磁偏角都按期计算,公布以备查用。若某点的磁偏角已知,则一测线的磁方位角A磁和正北方位角A的关系为A等于A磁加减磁偏角。应用这一原理可进行磁偏角的校正,校正时可旋动罗盘的刻度螺旋,使水平刻度盘向左或向右转动,(磁偏角东偏则向右,西偏则向左),使罗盘底盘南北刻度线与水平刻度盘0--180度连线间夹角等于磁偏角。经校正后测量时的读数就为真方位角。

2.目的物方位的测量

是测定目的物与测者间的相对位置关系,也就是测定目的物的方位角(方位角是指从子午线顺时针方向到该测线的夹角)。

测量时放松制动螺丝,使对物觇板指向测物,即使罗盘北端对着目的物,南端靠着自己,进行瞄准,使目的物,对物觇板小孔,盖玻璃上的细丝,对目觇板小孔等连在一直线上,同时使底盘水准器水泡居中,待磁针静止时指北针所指度数即为所测目的物之方位角。(若指针一时静止不了,可读磁针摆动时最小度数的二分之一处,测量其它要素读数时亦同样)。

若用测量的对物觇板对着测者(此时罗盘南端对着目的物)进行瞄准时,指北针读数表示测者位于测物的什么方向,此时指南针所示读数才是目的物位于测者什么方向,与前者比较这是因为两次用罗盘瞄准测物时罗盘之南、北两端正好颠倒,故影响测物与测者的相对位置。

为了避免时而读指北针,时而读指南针,产生混淆,放应以对物觇板指着所求方向恒读指北针,此时所得读数即所求测物之方位角。

3.岩层产状要素的测量
岩层的空间位置决定于其产状要素,岩层产状要素包括岩层的走向、倾向和倾角。测量岩层产状是野外地质工作的最基本的工作方法之一,必须熟练掌握。
①. 岩层走向的测定
岩层走向是岩层层面与水平面交线的方向也就是岩层任一高度上水平线的延伸方向。
测量时将罗盘长边与层面紧贴,然后转动罗盘,使底盘水准器的水泡居中,读出指针所指刻度即为岩层之走向。
因为走向是代表一条直线的方向,它可以两边延伸,指南针或指北针所读数正是该直线之两端延伸方向,如NE30度与SW210度均可代表该岩层之走向。

②.岩层倾向的测定

岩层倾向——是指岩层向下最大倾斜方向线在水平面上的投影,恒与岩层走向垂直。
测量时,将罗盘北端或接物觇板指向倾斜方向,罗盘南端紧靠着层面并转动罗盘,使底盘水准器水泡居中,读指北针所指刻度即为岩层的倾向。
假若在岩层顶面上进行测量有因难,也可以在岩层底面上测量仍用对物觇板指向岩层倾斜方向,罗盘北端紧靠底面,读指北针即可,假若测量底面时读指北针受障碍时,则用罗盘南端紧靠岩层底面,读指南针亦可。

③.岩层倾角的测定
岩层倾角是岩层层面与假想水平面间的最大夹角,即真倾角,它是沿着岩层的真倾斜方向测量得到的,沿其它方向所测得的倾角是视倾角。视倾角恒小于真倾角,也就是说岩层层面上的真倾斜线与水平面的夹角为真倾角,层面上视倾斜线与水平面之夹角为视倾角。野外分辨层面之真倾斜方向甚为重要它恒与走向垂直,此外可用小石子使之在层面上滚动或滴水使之在层面上流动,测量时将罗盘直立,并以长边靠着岩层的真倾斜线,沿着层面左右移动罗盘,并用中指搬动罗盘底部之活动扳手,使测斜水准器水泡居中,读出悬锥中尖所指此滚动或流动之方向即为层面之真倾斜方向。
最大读数,即为岩层之真倾角。

下面表格内为三组现场实测数据:

组号 走向(度) 倾向(度) 倾角(度)

第一组 NE∠54.5 NE∠319.5 WN∠45

第二组 NE∠64 NE∠349 WN∠33

第三组 NE∠59 NE∠334 WN∠69

六、 实习总结

为期两天的实习匆匆结束了,在这两天里面,虽然天气不太好,但我们在刘老师的指导带领下,实地认识了断层、滑坡、褶皱、岩石构造以及向斜背斜的地质构造。这次实习的亲身经历,使我们对课堂上所学到的知识有了更深层次的理解,巩固了我们所学到的知识。

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  • 本文由 发表于 2019年11月25日 10:06:26
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