工程地质实验报告
——金石滩野外实习考察
班级：土1005班 姓名：郑 斌 学号：201051177 指导教师：年廷凯
时间: 2012年5月 13日
一、实习概况：
2012年5月13日上午，我们建工学部来到了大连滨海金石滩国家地质公园开展工程地质野外实习活动，实习内容包括金石滩地段地理位臵、山川与海岸形势、地层岩性、构造特征（地层产状、构造类型、节理、断层、褶皱与褶曲等）、海岸侵蚀地貌、滨海地质灾害等。实习这一教学环节对于理论知识的学习是至关重要的，不仅能够加深课堂知识内容的理解，更从直观上对于各种岩石的结构、产状、构造、颜色的明显的岩石特征有了更细致的认识，本次实习地点为大连滨海国家地质公园，地处辽东半岛最南端，我们经过一个多小时的车程来到了金石滩，进行一天的实地参观，我们首先参观了地质博物馆，然后又驱车来到地质公园进行了实地考察。本次实习使我们对各种岩石独特的形态和绚丽的颜色所折服，更多的了解到了岩石在地质作用下，岩浆作用和沉积作用形成的各种形态迥异的形状，对今后工程实地考察勘测，及施工前的选址都是有极大的意义的，通过实习把课堂上学到的关于断层、褶皱、背斜、向斜、穹窿和盆地等对于施工影响极大的特殊地质构造可以尽量避免，认识到工程地质课对建筑施工的基础性作用。
二、实习目的：
工程地质实习是整个工程地质学教学中十分重要的实践环节，使学生在课程理论知识学习的基础上，通过对基本地质现象的野外实地考察和现场实践，获得感性知识并巩固和深化课程理论，使理论与实际相结合，为以后的理论学习打下一定的基础，也增加学习的积极性。通过实习理解基本的地址概念，了解基本知识，学会基本技能。通过简短的野外地址实习，巩固学过的《工程地质》内容，加深对课程有关内容的理解;此外，通过实习培养对大自然的热爱，陶冶情操，提高随地址科学的兴趣：同时充分认识到地质实践对地质科学的重要性。同时，培养学生吃苦耐劳、艰苦努力、遵守纪律、团结协作等优良品质和增强集体观念，掌握实地操作技能和编写实习报告的能力，总结此次实习与我们所学专业的联系。
三、实习地点 （1）地质博物馆：
大连金石滩国家地质博物馆坐落在美丽的金石半岛之上、金石滩核心景区入口处，于2007年11月12日正式开馆纳客，建筑面积1500平方米，共分八大展厅，是一座集地质科研、科普教育、旅游观光于一体的综合性参观景点，是了解地球演变和发展过程的最好场所。第一展厅：地球厅，介绍的是地球的组成部分和矿物元素，以及大连的地质演变史。参观完地球厅后，让我们从内心深处产生爱护地球的原动力；第
二、三展厅：海洋、海岸、海岸带厅，详细介绍海、洋的分别以及海岸带的沉积作用、风化作用等，领略了海洋奇观、奇石的风采。第四展厅：海洋生物进化厅，在这个展厅内介绍生命的诞生和演化过程，在整个过程中，水起到了决定性的作用。第五展厅：海岸带矿产资源厅，展出的是大连市已探明的矿产资源。第六展厅：观赏石厅，充分领略到了“牡丹石的雍容华贵、菊花石的淡洁高雅、五彩石的色彩艳丽、黄河石的通体圆润、文石的瘦漏透皱等，在这里，您将看到很多由大自然鬼斧神工创造的实质细腻、色彩缤纷、造型奇特的，具有很高观赏价值的奇石等。第七展厅：影视厅，可以欣赏到有关大连、金石滩滨海地质公园的实景风光片，通过该片的介绍对金石滩有全面的了解。第八展厅：海蚀地貌厅，隆重介绍“天下第一石”龟背（裂）石的形成以及延绵30多华里长的海岸线独特的地质地貌。
龟裂石（龟背石）
金石滩不仅拥有秀美的外表，奇特的地貌景观，还拥有天下独绝的龟背石。她是金石滩的“镇滩之宝”！，龟背石形成于6亿年前的震旦纪，虽然1994年8月14日的一场台风令岩体部分碎裂，但它仍然是世界发现的块体最大、断面结构显露最清晰的沉积岩标本。类似的奇石目前在世界上仅有两块，另一块在加拿大，块体面积比这块小。它不但是金石滩一宝，也是世界学界的极品。美国地质学家柯劳德教授来此参观后，多次在世界地质论坛上宣布：“世界上最大最美的龟背石在中国大连金石滩，它不仅是中国一绝，也是世界一绝！”关于他的成因，目前地质学界有两种解释：一是干裂说，指的是在干燥、炎热的气候环境下，半塑性岩石暴露、干裂后形成网格状裂隙，后期沉入水下，被绿色沉积物所充填而形成；另一种观点是地震液化泄水脉说，是指岩石在半塑性状态下，由于地震作用产生了垂直层面的裂隙不断振动，使泥沙在水的带动下流向裂隙沉积，形成状如龟背的岩石。
（2）地质公园：
金石滩位于辽东半岛南部，是黄海海岸向东南方向凸出的一个小半岛，属大连市金州区，距大连市中心50公里；地理坐标为北纬39°01′-39°06′，东经120°57′-122°04′；陆地面积62k㎡，海域面积约58k㎡。由东部半岛、西部半岛和两个半岛之间的开阔腹地和海水浴场组成。包括金石滩、大黑山、南部海岸和旅顺口四大园区。金石滩园区占地面积3万平方米，奇石林立，岩石形态千奇百怪，再现了几亿年前大自然稀有的气势磅礴的壮丽景观，也为地质考察深入了解古地理环境、地质地貌形成的年代、地质变化、地壳运动等提供了科学依据。其主要旅游观光区，是长达30多公里的海岸线上的海蚀地貌，这也是中国唯一的海岸带喀斯特地貌。在整体上说，金石滩是大型平卧褶皱的构造形态，其震旦纪的层位尤为独特，金石滩的海相沉积发育代表了我国北方沉积特点。成为多个震旦纪岩石地层单位的层型剖面，构成了贯通我国南方和北方震旦纪的桥梁纽带，其地质图如下图1：
图1：金石滩地质图（来自：网络）
这里三面环海，冬暖夏凉，气候宜人，延绵30多公里的海岸线，凝聚了3-9亿年地质奇观，诞生于六亿年前的震旦纪岩石形成壮丽的奇石景观，有“凝固的动物世界”、“天然地质博物馆”、有“神力雕塑公园”之美誉。分为五个景区：金石园，玫瑰园，恐龙园，南秀园及鳌滩。风景区的景点是由震旦纪、寒武纪时期沉积作用、成岩作用以及中生代变形构造与近时期新构造运动共同塑造的。多年来，其以沉积厚度大，岩性齐全，岩层出露相对连续，古生物化石和原生沉积构造丰富为特点，吸引着众多国内外地质学家，成为研究地层学、沉积学、古生物学的理想之地。主要景观分布图如图2：
图2：金石滩海岸景点分布图（来自：网络）
（3）金石滩地质地貌要点
形成原因是两次上升：大连上升，金州上升
主要的地质地貌有：萨布哈地貌（丹崖史书等），褶皱（平卧褶皱），震积岩，古喀斯特地貌（石林，内含三叶虫），海蚀地貌（恐龙探海（海蚀拱桥），将军石（海蚀柱），海蚀平台，金鹏展翅（海蚀残丘），海蚀崖等）。形成顺序是海蚀使得崖下出现海蚀洞穴，然后上层崖石悬空坍塌坠落形成海蚀崖，还是作用继续，海蚀崖不断后退，形成海蚀平台，平台上没有被侵蚀干净的坚硬岩石形成海蚀残丘。两侧基岩底部的海蚀洞穴扩大贯通形成海蚀拱桥，拱桥拱顶在海蚀作用下耗尽形成海蚀柱。
（4）金石滩主要景点及形成原因介绍
（以下图片均来自自我拍摄）
恐龙探海（海蚀拱桥）
海蚀拱桥, 又称陆桥或海蚀拱, 是基岩海岛上比较少见而又十分奇特的海蚀地貌．海蚀拱桥常见於岬角处, 其两侧受波浪的强烈冲蚀, 形成海蚀洞, 波浪继续作用, 使两侧方向相反的海蚀洞被蚀穿而相互贯通。
将军石（海蚀柱）
从海蚀地貌形态上来看他属于海蚀柱。有的是由于海蚀洞上部被侵蚀坍落逐渐形成的；有的原是海岛被侵蚀而成的；有的原是岬角，其后侧被侵蚀掉则成孤岛，最后继续遭侵蚀而
大连电视台台标(平卧褶皱)
这处体量巨大、保存完好的褶皱，因外形像一个巨大的大连电视台台标而得名，地质形态上属于褶皱，是在岩石固结后由于构造作用产生的一种次生构造，由于挤压应力使岩层产生波状弯曲，是一种未丧失岩层连续性的塑性变形，褶皱分为背斜和向斜两种，向上弯曲的称为背斜，向下弯曲的称为向斜。这处景观是典型的向斜褶皱。这块岩层剖面是典型的褶皱结构，由于大陆板块飘移、剧烈的碰撞，而被挤压而形成的。海蚀崖上见到兴民村组形成的倒转背斜与大林子组组成的向斜，倒海翻江是形容岩层因受到挤压而弯曲，形似海浪到岸边变为破浪的形状。“倒海翻江”的褶皱构造是辽南中生代时期造山运动形成的。从图片中可以大体断定此为背斜构造，两翼岩层向下弯曲，新岩层包裹老岩层，由于其它原因，只剩下背斜的一翼。
丹崖史书（萨布哈景观）
它形成于5.4亿年前的早寒武纪，是在一种典型的萨布哈环境下形成的，撒布哈原系阿拉伯语，意为被盐浸透，指干旱气候下障壁海岸潮上带的盐坪，盐沼和盐碱滩。岩性多为白云质粉砂岩，夹有膏盐沉积，红色的岩石部分是在氧化环境下形成的，绿色是在氧化还原环境下形成的，黄色则是岩石本来的颜色。纵观上犹如一本远古的精美画卷
震积岩
具有极强的科学价值，单学东高级工程师解释说，震积岩有两种类型，一种是成岩以后岩层遭受地震影响形成的，另一种是发生在成岩过程中，即软沉积物中保存的地震记录。这块岩石属于后者，形成于距今约6.3亿年的震旦纪。在成岩的过程中，岩石尚处于半凝固状态时，地震发生了。伴随着地震的振动发生了液化作用，包括喷泥和冒水，这样就形成了众多弯曲的、近于直立的液化脉，它是地震高潮时期的产物。我们所看到的白色部分就是液化脉，它的成分与围岩一致，都是泥晶方解石（纯碳酸钙白色不含杂质）。1996年，中国地质科学院的专家乔秀夫曾到这里考察，并经过多次模拟实验验证分析而得出了这个结论。这块震积岩所表现的特征是非常完善和典型的，具有极强的科学价值。 除此之外，我们还参观了：蟹将出洞，层岩叠彩，虎啸崖，狐仙洞，淡水泉眼等一系列奇石景观。
四、地貌成因分析 （1）岩溶地貌
金石园的岩石成岩是在距今6.3亿年左右的震旦纪，但形成现在的金石园地貌是在距今6500万年至240万年的第三纪，第三纪是我国岩溶地貌的主要形成时期。在可溶性岩石地区，在地表水和地下水的化学过程（溶解和沉淀）和物理过程（流水的侵蚀和沉积、重力崩塌和堆积）的共同作用下，对可溶性岩石的破坏和改造作用，叫岩溶作用。金石园的岩石都是可溶的灰岩，其中溶洞、溶沟等现象也符合岩溶地貌的特征，金石园的地貌为古岩溶地貌，又称古喀斯特地貌.金石园内形态各异的岩石不是石英砂岩，而是灰岩。因为砂岩是由50％以上2毫米至0.05毫米的碎屑组成的岩石。从形态特征上金石园的岩石就不是砂岩，园中只有一小块地方是砂岩。砂岩的矿物成分主要为石英、长石和白云母……这些形成砂岩的矿物质都是不可溶解的，所以砂岩形成不了金石园这样的岩溶地貌。
金石园也不是海蚀地貌，因为如果是海蚀作用，海水就会冲刷掉埋在石头上及缝隙间的泥土，而且海蚀作用只能对一个方向的岩石起作用，不会形成金石园曲折的溶洞和溶沟，金石园的地貌特征不符合这些海蚀地貌的特征。 （2）古岩溶地貌
首先，金石园地区的岩石是泥灰岩，岩石里有很多节理和断层，这些是造成金石园岩溶地貌形成的先决条件。
其次是气候的因素。在第三纪时期我们辽南地区属于亚热带气候，气候比较炎热，降水较多。大量的降水使地表径流量增大，水交换条件好，水的溶蚀力就强，加快了岩石的溶解速度。但相对于更加炎热多雨的云南路南石林喀斯特地貌，这里就像一个饱经风霜的老人，形成的时间要漫长了许多。
地表水流沿灰岩坡面上的水平流动和垂直渗透，溶蚀和侵蚀出许多的凹槽，称为溶沟。溶沟宽十几厘米至几百厘米，深以米计，长度不等。而岩石上有节理的地方溶解性比较强，溶解得比较快，就形成了现在金石园内曲折的通道。经过水的垂直作用，在溶沟之间产生突出的部分，称为石芽，就是我们所看到的金石园内形态各异的岩石群了。但是由于金石园的岩石主要为泥质灰岩，灰岩的纯度不高，里面含有泥质，发育得不是很好，没有形成规模更大的石林。
金石园内大大小小的洞穴是地下水沿着可溶性岩石的层面、节理或断层水平流动进行溶蚀和侵蚀而成的地下孔道。当地下水沿着可溶性岩石的较小裂缝和孔道流动时，其运动速度很慢，这时只能进行溶蚀作用。随着裂隙的不断扩大，地下水除继续进行溶蚀作用外，还产生机械侵蚀作用，使地下孔道迅速扩大为洞穴。 岩溶作用还受到地质因素的影响，构成石灰岩的矿物主要以方解石为主，方解石英文名来自拉丁语，意为“石灰”，化学成分为碳酸钙，在酸性溶液中能被溶蚀，无色或乳白色，若含有杂质能被染成多种颜色。方解石更加容易被水溶蚀，也就加速了岩溶作用。
金石园岩石表面的黄色，主要是因为岩石泥质含量高，在外面经过长时间的风化作用形成的，其实岩石里面的部分还是灰色的。在岩石上还能发现一条条镶嵌的石质白线，这是岩石化学成分中的碳酸钙被水和二氧化碳溶解成液态，填充到了岩石的缝隙之间，又经过水分蒸发，最后结晶成白色的晶体方解石。
（3）海蚀地貌
据悉，这里由震旦系、寒武系、奥陶系海相碳酸盐和砂岸页岩组成，特别是沉积岩的广泛出露，组成了五彩缤纷的沉积岩条带，加之地质的变迁、海水的侵蚀，在海岸线上巧妙地塑了无数个天然艺术珍品。金石滩这里属丘陵地貌，山无高山，崖无陡崖，因此，山水相连处横生的溶洞，林立的石柱，显得尤为壮观。
海蚀地貌是指海水运动对沿岸陆地侵蚀破坏所形成的地貌。由于波浪对岩岸岸坡进行机械性的撞击和冲刷，岩缝中的空气被海浪压缩而对岩石产生巨大的压力，波浪挟带的碎屑物质对岩岸进行研磨，以及海水对岩石的溶蚀作用等，统称海蚀作用。海蚀多发生在基岩海岸。海蚀的程度与当地波浪的强度、海岸原始地形有关，组成海岸的岩性及地质构造特征，亦有重要影响。所形成的海蚀地貌有海蚀崖、海蚀台、海蚀穴、海蚀拱桥、海蚀柱等。
波浪运动与水深有关，当海水深度＜1／2海浪波长(在海岸带)时，波浪的运动即受到海底摩擦的影响而速度减低。海角与海湾相间的海岸区，海湾湾口处海水比海角处相对要深，海浪受到的海底摩擦比海角附近要小，因而波浪前进速度相对要快，而在海角处运动速度则较慢；代表波浪前进速度的波峰线最后实际上与海岸线完全平行。
图3：海蚀地貌成因（来自：论文）
与波峰线垂直的波浪线表示能量传播方向，即波浪折射的结果，因而波浪线以近直角的方向向海岸推进。在海湾地区波浪线散开，能量扩散而形成安静的沉积区，如金石滩海岸出现的许多小型沙滩与砾石滩海湾。相反，在海角周围波浪线从周围聚合产生能量的集中作用，海浪对岩石的侵蚀作用主要发生在这些地区，形成各种海蚀地形。
海蚀地形还决定于构成海岸岩石的性质与产状。向陆倾斜的坚硬岩层能形成明显的海蚀崖与浪蚀凹槽等地形。海蚀崖、浪蚀凹槽、海蚀穹、海蚀柱与波切台五种海蚀地形是金石滩地区最基本的海蚀地貌单元。
（4）基岩地貌
基岩海岸的主要特点从平面上看，岸线曲折且曲率大，岬角（突入海中的尖形陆地）与海湾相间分布；岬角向海突出，海湾深入陆地。海湾奇形怪状，数量多，但通常狭小。一般岬角处以侵蚀为主，海湾内以堆积为主。由于波浪和海流的作用，岬角处侵蚀下来的物质和海底坡上的物质被带到海湾内来堆积。基岩海岸的主要特点从垂向上看，由于陆地的山地丘陵的被海侵入，使岸边的山峦起伏，奇峰林立，怪石峥嵘，海水直逼崖壁。
五、实验体会
这是第一次到野外实习，也是第一次发现那些岩石可以如此生动。虽然只有半天的时间，但是接触真正的岩层地貌，然后将课本知识用于实践，许多抽象的知识一下子具体形象起来。面对不同的地形地貌，大家讨论是什么构造、成因是什么，虽然不一定能得出正确结论，但还是有种成就感，同时激发了强烈求知欲。而且行走在不同风景之间，不止一次的赞叹大自然的鬼斧神工。岩石是会说话的，透过岩石不同的特点，可以寻到古生物化石地质遗迹（如金石滩玫瑰园中古海藻化石的沉积）、地质构造地质遗迹（如受静压力而形成的玫瑰园海岸边石灰岩中的缝合线构造）、见证地质变迁的地质灾害地质遗迹（如在金石滩海岸岩石中,有一些垂直地面的白色平行密集的石英,碳酸盐细脉,它们则是发生在六亿年前的一次强烈地震的有力证据。在金石滩 ,有一些角砾状岩石碎块与卵石,泥砂杂乱的堆积成层状,它们是在狂风暴雨,海浪滔天的环境中形成的风暴岩）和古气候变化形成的地质遗迹（高温干旱促使岩石中含铁物质快速氧化，变成了一些赤色褐色的岩石。在金石滩，就见到了含铁质较高的红色页岩，当这些岩石尚未固结时，遭受了暴雨冰雹的袭击，在岩石层面上就留下了许多点状的凹坑，这些凹坑就是古雨水古冰雹造成的雨痕冰痕之地质遗迹）。正因为这些地质地貌不但有很高的观赏价值，而且是地质研究的很好资料，还有一些是世界上都极其稀少而又非常珍贵的地质遗迹，所以爱护它保护它是我们的义务和责任。这次实习另一感受，就是觉得时间太短，如能再长一点，我想理解得会更透彻，掌握的将更加牢固。
