嵩山地区地质地貌野外实习报告(08版)
目录
前言
地质地貌有关内容
一．地质部分
二．地貌部分
总结
前言
2009年6月28日到7月3日，我们院的同学在嵩山地区进行了为期一周的地质地貌野外实习。在出发之前，全院开了动员大会，实习老师交代并安排了各项事宜，强调了实习期间的纪律，并对同学们做了分组安排，三个专业各成一个大组，分别有不同的实习老师带领，每个大组又分成不同的小组，每个小组有组长和副组长各一名，同时，实习老师有根据不同专业的需要，分发了实习工具，有锤子、测绳、放大镜、罗盘仪、测纸等等。在嵩山的一周内，我们先是参观了嵩山地质博物馆，接着按照不同的实习路线分别进行了地质和地貌方面的考察，地质方面有到嵩山地区的寡妇桥、石称考察岩石，沿公路考察嵩山地区的综合地层，到少林寺考察鸡鸣山陡崖，最后攀登嵩山考察著名的嵩阳运动，地貌方面，有实测大金店颍河谷地的剖面图，观测逍遥谷断层，考察黄土地貌等等。通过这次野外实习，我们学到了许多关于我们专业的知识，掌握了野外实习的一些方法和技巧，积累了宝贵的实践经验，使我们对自己的专业有了更深的认识，受益匪浅。
一．地质部分
1.嵩山地区概况
6月28号下午，我们参观了嵩山地质博物馆，了解到嵩山地区是指以中岳嵩山为中心及其周围地区，嵩山属于秦岭山系向东延伸的余脉之一，近乎东西走向，包括玉寨山，嵩山岭和五指岭三部分，山地平均海拔700—1200米之间，玉寨山和嵩山岭最高海拔分别为1512米和1494米，嵩山南侧的登封盆地最低处海拔为220米，区内最高点和最低点高差在1200米以上。嵩山山脊两侧山坡陡峻，平均坡度在30°以上，近于直立的陡崖随处可见，其中九朵莲花山和三皇寨的许多山峰崖壁直落谷底，故有“嵩山天下峻”之称。嵩山地区出露有太古界，元古界，古生界，中生界，新生界各个地质年代的地层，岩性复杂多样，地层之间既有整合接触，又有平行不整合接触和角度不整合接触，是实习地层和岩性的理想地区。嵩山地区在大地构造上位于华北地台南缘的嵩箕台隆，具有明显的双层结够。其褶皱基底是由太古界登封群和下元古界嵩山群组成，两群以角度不整合相接触，登封群为一套深度变质的片麻岩和片岩系，嵩山群为一套浅变质的石英岩和千枚岩系。沉积盖层为中元古界五佛山群，局部为震旦系地层和古生界及其以上地层，嵩山地区基底构造复杂，变形强烈，区域变质作用和混合岩化作用较深，盖层构造比较简单，基本上没有遭受区域变质作用。嵩山地区的岩浆活动主要有两期，分别受嵩阳运动和中岳运动的控制，即太古代侵入活动和早元古代侵入活动，嵩阳运动的岩浆活动较为复杂，可分为三幕，分别形成了不同岩性的岩浆岩。在嵩山地区，有多种地壳的运动类型，距今2—0.65亿年中生代晚期，强烈的燕山运动，使嵩山地区产生了唐窑，中岳庙断裂带和五指岭，断山带，拦腰将嵩山分三截并使峻极峰及五指岭，依次向北西方向转移了3—7公里，0.65亿年后的喜马拉雅运动使嵩山进一步风化，剥蚀，成型。嵩阳运动由1951年张伯声院士提出，是发生在当今25亿年一次的强烈造山运动太古宙，元古宙的风景。中岳运动发生在距今18亿年的一次造山运动，中元古界马鞍山群底砾岩呈角度不整合覆盖在古元古界嵩山区五指岭组，石英岩夹绢云石英片岩上。少林运动是发生在距今5.43亿年的造山运动，为古生界寒武纪辛集组底部，砾岩呈角度不整合覆在元古界，五佛山群向家寨，页岩夹泥岩之上。
2.岩石及地层考察
29日上午，我们从驻地昊南宾馆出发，一路来到嵩山地区的寡妇桥，石称附近，考察了许多不同种类的岩石，如辉绿岩，花岗岩，花岗斑岩，花岗玢岩等等，通过考察，我们了解到辉绿岩为基性浅成岩，近于黑色，或黑灰，灰绿色，一般为细粒到中粒结构，有时有较大的斜长石斑晶，呈柱状或板状，矿物成分与辉长岩的相当，多成岩床，岩墙产出。辉长岩为基性深成岩，主要矿物是富钙斜长石（灰白或暗灰色，板状，粒状）和辉石，还有少量橄榄石和角闪石，岩石颜色为黑色或黑灰色，中，粗等粒结构，块状构造，常以小规模深成岩体产出。花岗岩是分布最广的深成岩类，其分布面积占所有侵入岩面积的80%以上，主要由钾长石，富钠斜长石，石英组成，并含少量黑云母或角闪石，而花岗斑岩相当于酸性浅成岩类，斑状结构，斑晶为钾长石，富钠斜长石，石英等，基质较细，斑晶所占面积往往大于基质面积，多分布于花岗岩体的边缘部分，有时成独立岩体出现。
30号，我们在老师的带领下沿公路对地层进行了考察，寒武系下统的辛集组下部为石英砂砾岩，砾岩，紫红色和黄绿色石英砂岩，钙质石英砂岩，泥沙质灰岩，黄白色灰岩，厚约20米，砾岩的砾石成分多为石英岩，石英片岩，砂岩，脉石英，泥沙质基底式胶结，粒径1—3㎝，俗称“关口砂砾岩”。上部为青灰色厚层状团块白云岩，泥质条带或泥质斑块白云质灰岩，俗称“豹皮状灰岩”或“搬倒井灰岩”，厚约90米，含菜得利基虫，该组与上覆馒头组紫红色页岩，灰黄色泥灰岩为整合接触。徐庄组底部为灰绿色和褐色海绿石细砂岩，交错层理和单向斜层理发育，中部为灰，深灰色中厚层泥质条带白云质灰岩，鲕状白云质灰岩与黄绿色砂质页岩互层，上部为青灰色和深灰色泥质条带白云岩，豹皮状白云质灰岩，厚度约100米，本组上覆张夏组的鲕状灰岩为整合接触，张夏组的岩性为灰，深灰色厚—巨厚层状鲕状灰岩，白云质灰岩，鲕状白云岩，有时夹豹皮状，竹叶状或豆状白云质灰岩或泥质条带灰岩，本组与寒武系上系崮山组为整合接触，而崮山组的岩性为灰色，深灰色厚—巨厚层状白云岩，鲕状白云岩，顶部为黄色薄板状含泥质条带白云质灰岩，以此作为标志与其上部的长山组分界，该组与张夏组的区别在于风化面呈黑色，而不是灰色。嵩山地区的奥陶系只有中统下马家沟组，厚约90米，底部为“贾旺层”，即灰黄色和橘黄色薄层状泥灰岩，泥质白云岩，黄色和黄绿色灰岩，砂岩，亦有底砾岩出现，贾旺层之上，为灰和深灰色角砾状灰岩，厚层状致密灰岩夹薄层泥灰岩，含牙形石，白云岩的结晶好，硬度大，颜色较灰岩浅，自形程度好，内有闪光面，顶部为深灰色致密灰岩，其上为风化壳（奥陶纪侵蚀面），产山西式铁矿，铝土矿，铝土页岩。在嵩山地区，缺失中奥陶统上马家沟组及志留系，泥盆系，石炭系下统的地层，上下两套地层产状一致，为平行不整合接触。中元古界五佛山群的何家寨组，何家寨组的底部为薄层状灰岩，中部为黄绿色页岩夹薄层石英砂岩，灰紫色含锰白云岩及砂质白云质灰岩，上部为含叠层石的灰岩，白云岩，泥灰岩夹页岩，灰绿色和紫红色页岩夹粉砂岩及泥岩，厚度在300米以上，该组上覆寒武系辛集组“关口砂砾岩”，两者为不整合接触关系。
3.罗盘仪的使用和考察鸡鸣山陡崖
罗盘仪是在野外作地质考察时不可缺少的工具，我们在地质老师的讲解下，掌握了罗盘仪的使用方法。罗盘的种类很多，据其刻度盘注记可分为方位罗盘与象限罗盘，据其外形的差别有长方形或方形罗盘与八边形罗盘等，它们的构造大体相同，一般都由磁针，磁针制动器，刻度盘，测斜器，水准器和瞄准器等几部分组成，其中，磁针是两端尖的磁性钢针，其中心放置在底盘中央轴的顶针上，以便灵活地摆动，因我国位于北半球，磁针两端所受地磁场吸引力不等，为使磁针处于平衡状态，故在磁针的南端绕上若干圈铜丝，来调节磁针的重心的位置，亦可由此来区分指南针和指北针。在使用罗盘前要首先对罗盘进行检查，需要作磁偏角的校正，看刻度盘上0°是否正对罗盘的北端，松开磁针制动器，看磁针摆动是否灵活，将罗盘放置水平，观察水准气泡能否居中等，假如达不到这种要求，需作针对性地调整，
测量时，注意不要将地质锤，钢尺，铁铲等铁制器件靠近罗盘，也应避免在铁路，高压线，铁桥附近或磁性异常区域测量，以免影响磁针，出现误差。岩层的产状由走向，倾向和倾角三个要素进行确定，岩层产状既可在野外用罗盘测量，也能在地质图上读出来，但通常是在实地运用地质罗盘直接测定的，测量岩层走向时，先找到岩层的岩面（露头稳定，面积较大），将罗盘的长边紧贴在倾斜岩层的层面上，然后移动罗盘使其呈水平位置（水平气泡居中），磁针稳定后，指北针或指南针所指度数即为岩层走向（方位角）。岩层走向有两个指向（亦即走向线的两端），两者相差180°，只要记录其中一个即可，测倾向时，以罗盘北端指向岩层倾斜方向，将罗盘南端短边紧贴在岩层面的走向线上，调整气泡居中，读取北针所指度数，即为岩层倾向，岩层的倾向只有一个，因倾向与走向垂直，故在野外实习工作中，只要测出岩层的倾向或走向，即可算出它的走向或倾向，测倾角时，要先将罗盘长边全部紧贴层面并与走向线垂直，然后调整罗盘背面上的活动扳手使倾斜仪上的管状水准气泡居中，读取倾斜仪所指的度数，即为岩层的倾角。
鸡鸣山陡崖的形成与嵩山地区著名的少林运动有关，“少林运动”一词是王曰伦先生于1959年命名的，这次运动在河北称蓟县运动，在安徽省称霍丘运动，嵩山地区内表现为寒武系辛集组底砾岩（俗称关口砂砾岩）角度不整合于五佛山群何家寨组之上，与五佛山群其他层位呈超覆关系，标准地点就在少林寺西边的鸡鸣山，在中岳运动之后，嵩山地区中元古代地壳开始下沉，海水侵入，沉积了五佛山群，从岩相变化可以看出，这一阶段的地壳曾升降反复，以浅海相为主，在晚元古代，地壳开始抬升，特别是在距今约7亿年的一次强烈地壳运动—少林运动，使元古界地层发生变形，五佛山群形成近乎东西向的平缓开阔褶皱，并有相应断裂出现，局部被抬升到雪线以上，出现山谷冰川，其冰碛物称“罗圈组”。
4.嵩山地区区域发展简史及矿产资源
嵩山地区的区域发展史可以大致分为七步，第一步，太古代早中期嵩箕古陆核形成，第二步是太古代晚期统一古地块形成，第三步，是早元古代地台式基底的形成，第四步，是中晚元古代沉积盖层形成，第五步，是早古生代广泛海侵和晚古生代煤层形成，第六步，是中生代基本地貌格局形成，第七步是新生代现代地貌形成。嵩山地区在太古代早期与整个地球早期地壳一样，地壳很薄，海水广布，放射性元素分布比较均匀，使得地球处于高温熔融状态，海底大量基性，超基性火山喷发，溢出的岩浆形成了原始的火山岛，形成最早的火山沉积岩系，这些岩石经后期的变质作用，成为现在的登封群的一部分，该时期的地壳常处于不稳定状态，但构造运动的幅度都不大，在距今28亿年左右，本区发生了一次较大的构造事件，使已经形成的岩石发生变质，混合岩化和花岗岩化作用，原来的物质组成可塑性增强，形成区内最早的穹窿构造和相应小型褶皱，这些事件使最早的地层发生组成结构的变化，形成区内最古老的嵩箕古陆核，出现陆壳，洋壳并存的局面。古陆核形成以后，嵩山地区仍然断续出现构造活动及物质组分的分异，使陆核面积不断扩大，在这一阶段里，陆核处于海平面以上，出现剥蚀，而南北两侧近乎东西向的海槽开始出现陆源碎屑建造和碳酸岩建造，形成了像老羊沟组中的磨拉石建造，接着就发生了一次构造运动—嵩阳运动。嵩阳运动不仅使区内岩层在强大动力和热力下变质变形，而且使整个区域褶皱隆起，形成山脉，从而在元古代发生长期风化剥蚀，同时，已形成的山地缓慢下降形成湖盆与浅海，接受碎屑物质和粘土物质，后经变质成为现在的嵩山群，它们与登封群一起共同组成嵩山地区的地台式褶皱基地。距今约20亿年的早元古代末期的中岳运动，这次构造运动不仅使登封群和嵩山群发生变质作用，而且也发生强烈的褶皱隆起，并伴随大量岩浆活动，中岳运动的构造形迹为近乎南北向的紧闭褶皱，轴面向西倾斜。少林运动后，嵩山地区同整个华北地区一样，地壳开始缓慢下沉，接受沉积，形成了寒武系较完整的一套浅海相地层，在寒武系上统凤山组之上为奥陶系中统下马家沟组的砂砾岩，砂岩，页岩及白云质灰岩，即“贾旺页岩”，两者为平行不整合接触关系，其间缺失了奥陶系下统地层，这种不整合关系代表了怀远运动，在距今2.8亿
年的中石炭纪，本区地壳上下震动频繁，海水时进时退，使陆生植物多次被海水泥沙淹埋，形成一定厚度的煤层。
另外，嵩山地区矿产资源十分丰富，已经发现30余种，探明储量的有10余种，目前已经开发利用的有煤，铝，钾长石，重晶石，磷，硅石等，除花岗岩，麦饭石属侵入和混合岩化作用形成之外，其他多为沉积变质型，主要受区域构造和含矿层位的控制，成矿最有利的时期是元古代和古生代。煤矿，铝土矿，白云岩矿，磷矿，灰岩，麦饭石和矿泉水都是嵩山地区丰富的资源。
二．地貌部分
1． 实测大金店颍河谷地剖面图
在大金店颍河谷地，老师给我们讲解了关于颍河的相关知识，而且，我们以小组为单位，测量了整个河流阶地的状况。嵩山地区的河流阶地很发育，在很多河流两侧均可观察到，尤以颍河河谷两侧最为典型，区内颍河两侧发育有四级阶地，一，二，三级为堆积阶地，四级仅在部分地段有保存，为基座阶地，一级阶地主要分布于颍河北岸，高2米左右，阶地面宽从几十米到数百米，由全新世灰黄色亚砂土组成，二级阶地保存比较完整，高8米左右，由晚更新世灰黄色亚粘土组成，内部可见碳酸钙结核，三级阶地高约20米，宽数十米左右，阶地下部为中更新世红色土，遇水后粘性较强，垂直节理发育，上部为灰黄色晚更新世亚粘土，中间有层状或分散碳酸钙结核出现，四级阶地是基座阶地，规模不大，高约25米，宽20—30米，阶地下部的基岩是紫红色砂，页岩互层，易风化，上部是河流冲积物，下层为厚10—30㎝的砾石层，表层为中更新世以来的冲积红土和黄土。颍河及其支流的河漫滩组成物质以砾石和砂为主，砾石成分以石英砂岩，花岗片麻岩，辉绿岩居多，从大金店向东，颍河干流的河漫滩宽几百米至千米以上，高出河床1米左右，原始表面比较平坦，物质组成有明显的二元结构特征，所谓的河漫滩的二元结构是指洪水期河漫滩上水流流速较小，环流从河床中带到河漫滩上的物质，主要是细砂和粘土，称为河漫滩相冲积物，下层是由河床侧方移动沉积的粗砂和砾石，称为河床相冲积物，这样就组成了河漫滩的二元沉积结构。颍河的河漫滩表层为砂和亚粘土，系河漫滩相沉积，厚10—30㎝，下部物质较粗，有砾石层存在，厚度数米以上，系河床相沉积。
2.断层构造—逍遥谷断层
嵩山地区的断裂构造分为东西向，南北向，北西向和北东向等类型，其中东西向和北西向断裂构造最为醒目，各种断裂构造在地貌上都有反映，形成多种类型的断层构造地貌，从而使本区地貌更加复杂。
嵩山是一个巨大的单面山，但由于南北两侧一系列正断层的作用，使其断块阶梯状下降，又有了断块山地的特征，衍生出了褶皱断块中山和褶皱断块低山等次一级类型，断裂作用使嵩山地区形成众多的断层崖和断层谷，逍遥谷断层属于断层谷两坡坡度不一致的不对称谷地，是断层盘显著升降运动造成的，上升盘坡度大，而下降盘则相反，谷地缓坡出露新岩层，坡高多在30°以下，陡坡出露老岩层，坡面近乎直立。在逍遥谷的沟谷出口处可以看到大面积的洪积扇，嵩山地区的洪积扇主要分布在嵩山南侧，玉寨山的东侧和南侧，洪积阶地是伴随着洪流的断续堆积以及山地抬升，流水下切而出现的。
3.嵩山地区主要地貌类型成因及发展简史
嵩山地区的主要地貌类型有构造地貌，流水地貌，黄土地貌和喀斯特地貌。在大地构造上，嵩山地区处于华北地台的南缘，地层由基底和盖层构成，太古代以来，地壳运动频繁，经历了嵩阳运动，中岳运动，少林运动，喜马拉雅运动以及新构造运动，形成了一系列的构造形迹，不仅控制了地貌的空间结构和区域地貌特征，还形成了许多构造地貌形态，概括起来说，嵩山地区的构造地貌可分为褶曲构造地貌和断裂构造地貌两大类型。嵩山地区的黄土主要分布于山麓，洪积扇体前缘和河谷两侧，多因流水作用而形成，属次生黄土，原生黄土
少见，河谷谷坡是该区黄土的主要分布地带，厚度从几米到二三十米不等，黄土层的上部，颜色较浅，呈灰黄色，垂直节理发育，有的地方可见到层状或分散状碳酸钙结核，底部黄土颜色较红，接近谷坡顶端的地方，可见到红色土，节理良好，碳酸钙结核少见，在外力的作用下，黄土分布区形成了黄土崖，黄土柱，黄土墙，冲沟，黄土倒石堆等多种黄土地貌形态，但无大型黄土梁和黄土峁地貌形态。流水地貌可分为流水侵蚀地貌和流水堆积地貌，流水侵蚀包括面状侵蚀和线状侵蚀两类，面状侵蚀具有广泛性，主要发生在各种坡面和岗台地顶面，嵩山中低山区的坡面侵蚀比较强烈，线状侵蚀主要表现为河流侵蚀和河谷侵蚀，嵩山地区的河流属于典型的山区性河流，河床比降大，河流下切侵蚀和溯源侵蚀都比较强，嵩山中低山区多裂点，形成了大量的跌水和一些瀑布，在一定的地质构造的基础上，长期的流水切割侵蚀，形成了纵横交错的峡谷和箱谷地形，嵩山地区的中低山山脊多呈锯齿状，是溯源侵蚀和断裂作用的共同结果。本区的线状负地形均为不同等级的沟谷，中低山地区分布有大型的沟谷，丘陵坡面上分布有线沟，细沟，切沟，黄土分布区有大量的冲沟，在雨季，这些沟谷流水侵蚀非常强烈，水蚀模数是面状侵蚀的数倍至数十倍，黄土冲沟在一次暴雨侵蚀中常可以延伸数米。流水堆积地貌主要表现为坡积裙，洪积扇，河流阶地和河漫滩。坡积物堆积于山麓，山丘和谷坡麓地带，形成坡积裙，山麓地带的坡积裙上部，组成物质大小混杂，棱角明显，岩性与山坡完全一致，坡积裙中下部，常常受洪积物的干扰，洪积和坡积物往往混杂在一起或交错出现于堆积层中，逍遥谷口左侧有一山麓堆积物剖面，下部是洪积物，砂砾互层，砾石有一定的磨圆度，上部是颗粒较小的坡积物，丘麓地带的坡积物深厚，坡积裙发育完好，特别是由片岩，片麻岩组成的丘陵，坡积物堆积的长度远远大于丘坡的长度，目前大部分已被辟为梯田，是较好的农耕地。洪积物是暂时性线状流水形成的，嵩山地区多季节性河流，在雨季常发生洪流，洪水可携带巨大的砾石和碎屑物堆积于山口及其以下地带，形成洪积扇，洪积平原，洪积阶地等地貌体，在接近山口地带的洪积物中，砾石和砂砾等混杂在一起，没有明显的分选性，但从洪积扇体上看，洪积物组成是变化的。在嵩山地区石灰岩分布区，也发育有一些喀斯特地貌，但由于该区热水条件的限制，喀斯特地貌的规模一般较小，现在见到的规模较大的喀斯特是在古气候条件下形成的。
嵩山地区地貌的形成与发育，经历了漫长的地质历史时期，在不同的地质年代，由于影响地貌形成与发育的内外营力不同，使本区的地貌发育有明显的阶段性和继承性。在太古代时期，嵩山地区处于地壳形成的初始状态，地壳较薄，接着发生了嵩阳运动，形成了最古老的嵩山山脉，进入元古代之后，发生了中岳运动和少林运动，使中元古界地层形成近乎东西向的单斜地貌形态，经过古生代，进入中生代后，嵩山地区在印支运动的作用下，地壳抬升，地表受到较长时间的剥蚀作用，之后，燕山运动奠定了今日嵩山地貌的轮廓和骨架，在中生代末期，嵩山地区经过长期风化剥蚀，山地形态发生改变，不具高峻形势，成为低丘分布的准平原。在新第三纪时期，嵩山地区的地壳相对稳定少变，风化剥蚀作用使山地地形变得和缓，形成夷平面。第四纪以来，新构造运动对嵩山地区的现今地貌有广泛而深刻的影响，在全新世时期，区内地貌发育承袭了以前的地貌基础和一些主要的地貌发育特征，此外，由于本区是我国北方很早就有人类活动的地区之一，长期而频繁的人类活动给地貌发育带来了明显的影响，这种作用主要是通过人类的垦殖，砍伐，破坏地表植被及地表结构，造成流水的侵蚀作用，加速了现代流水侵蚀与堆积地貌的发育过程。
总结
我们在实习老师的带领下，进行了一次有计划有目的的野外实习，在这次野外实习中，我们了解到嵩山地区的地质地貌状况，学会了许多野外实习的方法，采集了岩石标本，采用了“学生初步观察—分组讨论—学生发言—老师重点讲解—学生重新观察”的教学模式，通过野外的考察，是书本上的知识与实际很好的结合起来，使我们对自己的专业知识有了更好更深的了解和掌握，这是一次非常有意义的野外实习活动。
