工程地质实习心得

~海阳地区,鲁中南地区的断陷盆地内也有分布,与下伏的上侏罗统地层及上复的第三系地层呈不整合接触。下统青山组为一套火山岩系。主要由安山岩、玄武岩、粗面岩及火山碎屑岩等组成,厚度1089~6007米。上统王氏组为页岩、砂岩、砂砾岩、砾岩,厚度1196~6681米。

工程地质实习心得

(一)、鲁西地层分区

1. 下白垩统青山组(k1q)

青山组主要分布于鲁西地区的蒙阴、平邑、莱芜、邹平、临朐、沂源等盆地中及沂沭河流域的郯城、莒县、沂水、安丘等地,其中以蒙阴盆地发育较好。

青山组以中基性岩为主,火山岩系发育。按岩性分为三段:

第一段:由火山角砾岩、火山 集块岩、火山角砾凝灰岩及砾岩组成,与下伏地层分水岭组呈假整合接触。

第二段:在蒙阴地区由凝灰岩与粉砂岩互层组成,上部及下部粒度粗,中部细,为青山组的重要层段。

第三段:由火山角砾岩、集块岩夹安山岩、玄武岩组成。

2. 上白垩统王氏组(k1w)

王氏组分布于临朐、马站、莒县、安丘等地。

王氏组按岩性分为三段:

第一段:以紫红色、灰绿色砂岩、砂砾岩、砾岩、凝灰质砂砾岩为主,间夹页岩、粉砂岩,属河流相,局部属洪积相沉积,厚42m。

第二段:以黄绿色、灰绿色、灰黑色及紫色页岩、砂岩为主,属河湖相及湖相沉积,厚500—1600m。

第三段:主要为灰紫、灰黄、灰绿色的砂砾岩,属河流相沉积,厚300—500m。

(二)、鲁东地层分区

鲁东地区也分为下白垩统青山组(k1q)、上白垩统王氏组(k1w)。

1. 下白垩统青山组(k1q)

青山组主要分布于鲁东地区的诸城、胶州、即墨、莱西、莱阳等地,尤以诸城、莱阳一带出露良好。按岩性分为三段:

第一段:主要岩性为安山岩、安山集块角砾岩等,厚度1000—3700m。

第二段:主要以流纹质角砾岩为主,厚度400—2840m。

第三段:主要岩性为安山岩,厚度260—1340m。

2.上白垩统王氏组(k1w)

王氏组主要分布于诸城、莱阳等地。王氏组按岩性分为三段:

第一段:由棕红色、灰绿色及紫红色粉砂岩、细砂岩、砾岩组成,属河流相沉积,厚274—827m。

第二段:由棕红色、灰绿色泥岩、粉砂岩、砾岩组成,属河流、浅湖交互相沉积,厚527—1389m。

第三段:上部由灰色、灰绿色及紫红色泥岩、粉砂岩、细砂岩组成;下部由棕红色、灰色砾岩及粉砂岩、细砂岩组成。属河流相及牛轭湖相沉积,厚369—1457m。

第五节 新生界

新生界除缺失古新统地层外发育均比较齐全,主要分布在鲁西南、鲁西北平原区及中新生代断陷盆地内。地层的分布和岩相受构造及古地理控制较为明显,以陆相沉积为主,夹基性火山岩。近年来在济阳坳陷中发现海相沉积夹层。

一、 第三系

山东省第三系地层十分发育,全省三个地层区均有出露。

(一)、下第三系

1. 鲁西地层分区

本区下第三系十分发育,分布在蒙阴、平邑、泰莱、汶口、肥城等盆地中。

1923年将新泰官庄附近的一套红色砂岩命名为官庄组(e2-3g)。岩性为砾岩、砂砾岩、砂岩、粘土岩,中段夹泥灰岩,厚度1545~2386米。

2. 鲁东地层分区

下第三系仅发育黄县组,分布于胶东半岛的黄县(今为龙口)一带。

黄县组是一套含煤岩系,主要由碎屑岩、泥岩、煤、油页岩、泥质灰岩组成,最厚可达1600m。

3. 华北平原地层分区

本区自燕山运动以来,由于频繁的地壳运动,形成了一系列的沉积坳陷,沉积了巨厚的下第三系,主要为灰色、杂色泥岩和砂岩互层,夹少量碳酸盐岩、油页岩和石膏,厚约4000—5000m,是良好的储油岩系。共分为孔店组(e2k)、沙河街组(e2-3s)、东营组(e3d)。

(二)、上第三系

1. 鲁西地层分区

上第三系主要分布于临朐、昌乐、安丘、沂水及济宁、德州等地的中生代盆地内,由泥岩、粘土岩、砂岩、炭质页岩、硅藻土页岩、淡水灰岩及玄武岩组成,地层有牛山组(n1n)、山旺组(n1s)、尧山组(n1y)、巴漏河组(n1b)。

其中山旺组是著名的中新世地层,产有丰富的化石,化石种类繁多,有哺乳类、鸟类、爬行类、两栖类、鱼类、昆虫等。

山旺组产有丰富的硅藻土矿,呈灰白、灰绿色、白色,质轻,疏松多孔,质量好,除硅藻土外,还有厚度小、品位低的磷矿。

2. 鲁东地层分区

本区上第三系发育不好,主要为栖霞县玄武岩组(nq)、唐山棚组(nt)。

栖霞县玄武岩组和唐山棚组砾岩零星分布于栖霞城南之小方山,唐山棚之方山、花山、唐山及蓬莱西部西山等地。

3. 华北平原地层分区

鲁西、北平原由钻孔揭露广泛发育第三系地层。下第三系为棕红色、灰色、灰绿色泥岩、页岩、砂岩、含砾砂岩、砾岩夹灰岩、白云岩等。上第三系地层为河流相浅灰色及棕红色砂岩、泥岩沉积。

本区分为馆陶组(n1g)、明化镇组(n1m)。馆陶组是一套灰白色砾状砂岩、细砂岩和棕红色的泥岩互层,底部为含石英、砂砾岩,岩性稳定,分布较普遍。明化镇组上部为土黄、棕黄色泥岩与粉—细砂岩互层;下部为棕红色泥岩夹粉细砂岩,厚600—800m。

二、 第四系

从下更新统到全新统均有发育。堆积物成因类型复杂,分布与地貌有密切关系。

地面所见的下更新统上部为灰白、灰绿色砂砾层;下部为灰白色、兰灰色粘土砾石层,为河湖相沉积。见于沂沐河中、下游的郯城县小埠岭、临沂县豆家岭一带。中更新统分布在沂河中、下游及丘陵、山麓地区。为冲积、坡积、洪积的红色砂质粘土及黄褐色粘质砂层。上更新统分布广泛,各水系附近,沿海平原均有发育。为冲积、洪积的黄褐色粘质砂土、砂质粘土、砂及砂卵砾石等组成。山前地带发育坡积、洪积的粘质砂土、砂质粘土夹岩石碎块及砂砾透镜体。全新统成因类型复杂,分布广泛。为粘土、砂质粘土、粘质砂土及砂卵砾石等。

鲁西、北平原经钻孔揭露下更新统主要为棕红、灰色粘土,砂质粘土夹砂层。中更新统为棕红、棕黄和灰绿色粘土及砂质粘土互层,夹数层粉细砂。上更新统为锈黄色黄土类土,岩性以粘质砂土为主,其次砂质粘土夹粉细砂透镜体,全新统为灰黄色、灰色粉砂、粘质砂土和灰黑色淤泥层。

附一:浮来山地质概况

“山不在高,有仙则名,水不在深,有龙则灵。”位于山东历史文化名城莒县城西9公里处的浮来山,虽海拔仅298.9米,但由于有“天下银杏第一树”,中国第一部文学批评理论专著《文心雕龙》作者刘勰晚年曾居此校经,是山东省第四个省级地质公园,而名扬中外,成为一座即“有仙”又“有龙”的文化名山。

一、自然老人的馈赠

浮来山地质遗迹保护区(地质公园),位于山东省莒县、沂水、沂南三县交界处。主峰有三座,佛来峰在北、浮来峰在西、飞来峰在东南,呈三足鼎立之热,皆属莒县管辖,最高处海拔298.9米。保护区主要划定的地质遗迹和人文景观集中的三峰周围。从地质学的角度来说,浮来山地处沂沐断裂带的中部,其东西两侧,分布着昌邑——大店、安丘——莒县、沂水——汤头、 唐阝吾阝——葛沟等四条地质大断裂。浮来山所在的汞丹山隆起区,是胶南隆起区和鲁东隆起区的分界线。构成浮来山山体的岩石,主要是石灰岩和砂、页岩。如果在灰岩发育的地区,浮来山的石灰岩根本不足挂齿,但在这一地区却成为稀有现象。因为不仅在浮来山以西30千米以内没有石灰岩,而且由此向东根本就不会再见到石灰岩。所以古人将其命名为浮来、飞来,还是有点科学道理的。

据地质专家介绍,大约在四、五亿年之前,这一带还是汪洋大海,和其它地区一样,这里也形成过层层叠叠、漫无边际的沉积岩(石灰岩即其中一种),后来随着地面抬升,海水退去,在十分漫长的地质作用下,那些暴露在陆地的沉积岩,绝大部分被剥蚀的荡然无存。但是,因为一个非常偶然的地质事件的发生,突然改变了浮来山一带的沉积岩的命运。那就是在浮来山的东西两则,同时分别发生了南北走向的地壳断裂,而被这两条断裂切下来的地壳,随之沉了下去,并由此躲过了被剥蚀的厄运得以保存下来。再后来,在地壳的继续变动中,那块曾经沉下去的地壳,又在汞丹山隆起时,被抬出了地面,于是形成了我们现在看到的由石灰岩等构成的浮来山。由于抬升时东西两侧“用力”不均,西侧的升力大于东侧,又使本来呈水平状的岩层向东发生了倾斜,因此浮来山的岩层如今是近乎直立的产状。

二、人文旅游的胜地

浮来山是一座非常古老的文化名山,东距莒国故城(今莒县)9千米,有文字记载的历史,可以上溯到三千多年前的周期。周武王十三年(约公元前十一世纪),封少昊之后兹舆期于莒。当时莒国的一位国君死后就葬于浮来山东北麓,即我们现今看到的浮来山八景之一莒子墓。著名的史籍《左传》记载了春秋时期,鲁国国君鲁隐公和莒国国君莒子在浮来山执手结盟、共倡和平的史实〔(鲁)隐公八年,“九月辛卯,公及莒人盟于浮来”〕。据《续高僧传》记载:晋太元(公元376—398年)间,高僧竺法汰背铜佛来此山住锡立寺,据此可以断定浮来山是北方佛教禅宗最早的传入山林之一。

在文学史上,浮来山有着重要的历史地位。我国第一部文学评论巨著《文心雕龙》作者刘勰的故居定林寺就在佛来峰下。该寺始建于南北朝,清朝同治十三年(1874年)重修,总共三进院落,南北长95米,东西宽52米,自前向后,依次是大雄宝殿、校经楼、三教堂等。山东省政府于1977年将定林寺刘勰故居,公布为省级重点文物保护单位。“刘勰,字彦和,东莞莒人”(《梁书》),生于公元465年,死于532到538年。37岁时,完成了“体大虑周”“文犀骇目,万舞动心”的旷世之作《文心雕龙》,晚年出家,法号慧地,栖息定林寺,埋头校经,圆寂后,葬于寺西塔林。校经楼即当年刘勰校经藏书之所,该楼为硬山双层建筑,原名毗卢阁,清同治十三年易现名。1962年,为纪念《文心雕龙》成书1460年,郭沫若亲题“校经楼”并勒石以志。如今校经楼已经辟为刘勰研究资料中心,内陈刘勰塑像,生平介绍和“龙学”研究著作等。其光辉思想历经15XX年仍青春永驻,人们把《文心雕龙》和刘勰,称为浮来山人文意义上的“龙”和“仙”,应该是当之无愧的。定林寺内,更能称“仙”的是载入吉尼斯世界记录的“天下银杏第一树”。此树高24.7米,干围15.7米,荫及近二亩,清顺治甲午(公元1654年)莒州太守陈全国诗曰:“大树龙盘会诸候,烟云如盖笼浮丘。形分瓣瓣莲花座,质比层层螺髻头。史载皇王已廿代,人经仙释几多流。看来今古皆成幻,独子长生伴客游。”银杏王虽历三千年,至今仍枝繁叶茂硕果累累,堪称天下奇观。

定林寺前的怪石峪,刻有“象山树”三个篆字,落款“隐士慧地题”,传为刘勰亲笔,解放后建六角亭护之。亭南立有郭沫若所题“文心亭”石碑。关于“象山树”的含义有两种解释,一说定林寺内银杏树大的象山;另一种说法是三字各有所指:“象”(同“像”)指寺内佛像,“山”指浮来山,“树”当然就是银杏王了,若按后一种解释,则浮来山的最主要的景观都囊括在三字构成的画图中,足见书家之立意不凡。文心亭周围还有不少古人题刻,供游人观摩欣赏。

地学教研的课堂换个角度审视浮来山,我们可以发现,在地质科学研究、地质教学、地质旅游和地学科普等方面的价值,较之人文景观,毫不逊色,我们不妨称之为“科学美”。进一步说,浮来山甚至可以帮助人们阅读地球、阅读岩石。如果把浮来山的三座峰峦比作千层饼状的三个面包,而面包的皮肤又被自然老人的巨手剥掉了,那么,我们看到的是由厚薄不等、层层叠叠的岩石构成的山体。这些岩石地层,由西向东(未倾覆前是由下向上),越来越年轻,其中的晚辈是形成于4亿年左右的奥陶纪灰岩,位于浮来山东坡;它们的祖辈——震旦纪土门岩群,伏在浮来峰西坡山脚处;俩者之间,承上启下的则是寒武纪页岩和灰岩。

浮来山地质遗迹保护区的主要自然景观,大都集中在定林寺附近。从山东坡进山门坊,沿松柏相拥的大道傍峡谷右岸,上行约千米,飞来、佛来二峰南北相对而立,夹在中间的是浮来八景中的清泉峡和怪石峪。定林寺便坐落在清泉峡水阴、佛来峰山阳的高坡上。从门前向南,跨过古藤缠绕的柳桥,便踏进了怪石峪林林总总的怪石之中,但见浓荫蔽日的墨松里,或伏或立、或挺或扭的青灰色奇石,有的如卧地反刍的老牛,有的似临涧饮水的小羊,有的象猛虎,有的赛醒狮,有的象面容慈祥的老者,有的如珊珊学步的孺子……,真是千姿百态,目不暇接。难怪古人赞道:“具体浑成侧佛鬼,一拳缩小岱恒嵩。”清泉峡在怪石峪东面,石隙中涌出的泉水,连同上游来水,在这里汇集成谭,把峡谷中茂密的竹林滋润的苍翠欲滴。这里最堪称奇的景观是仙书石,即在一块布满青苔的石板上,有天然形成、体兼行草的“清泉涧流”四个遒劲的大字。用地貌学的观点来看,怪石峪和清泉峡一带,是一处典型的岩溶(喀斯特)地貌景观。形成于寒武纪的张夏组厚层灰岩,向东倾斜几近直立状,从三面山坡上流下来的降水,带着空气和土壤中的二氧化碳,形成带有碳酸离子和氢离子的溶液,沿着具有可溶性的石灰岩孔隙和裂隙,经过持续不断的溶蚀作用,便形成了溶沟、石牙、溶洞和岩溶泉水等岩溶地貌。怪石峪的怪石,就是地貌学所说的石牙,正是由于岩溶作用的精雕细凿,才使这些石牙具有了很强的观赏价值。清泉峡的仙书石,同样是岩溶作用的杰作。灰岩中一些抗溶蚀作用较强的成分,在溶蚀中形成细小的石牙和溶沟,而这些突出的石牙又恰好排列成“笔划”于是就成了“仙书”。至于“书”什么“字”,则纯属巧合。古人认识到“仙书”系石之筋文构成”(《重修莒县志》),应该说已经非常接近科学了。

怪石峪西侧,直立的山岩下面有一个山泉,叫卧龙泉。泉池呈正方形井状,泉口不足一米,丰水季节,泉水漫溢,旱季不枯。泉水硬度较大,将镍币轻轻置于水面,能漂浮数分钟方沉。南侧泉壁下方,砌一尊雕凿精细的龙头,“龙颜”面向东方,左面与泉壁垂齐,仅能看到的它的左脸、左眼和向后飘拂的龙须。传说若干年前,泉内生存一种头生双耳的“龙鱼”(学名鳗鲡),因生于莒地,故名莒龙。后因环境变迁,龙鱼绝迹。自此,取名卧龙泉,以警示后人保护生态环境。卧龙泉西北方数十米处,还有一泉,叫救生泉。据载,清咸丰初年,捻军过莒,乡民避乱于浮来山,因人多泉寡,饮水奇缺,幸有略识风水者,掘地尺许而现清泉,救了众生。乱后遂将此泉名为救生泉。从卧龙泉和救生泉旁出露的岩石地层判断,两泉生成于寒武纪馒头组砂页岩中,从南北两侧山坡上渗入地下的降水,沿着岩石层理,向下运送,在这里遇到新裂构造,原来的地下水通道被破坏,于是溢出地表,行成了裂隙泉。 在定林寺后面的佛来峰向阳坡上,有一条天然造就的通衢大道——“神仙路”,路面被雨水冲刷的干干净净,宽敞明亮,不生杂草,行人走在上面,非常惬意,防滑效果还不错。仔细观察,路面纵向排满很细的石条,据说在“路”旁的山坡上,经常有人拣到燕子石。其实这是一条岩层直立的页岩出露带,燕子石中的“小燕子”,便是6亿年前生存于海中的三叶虫的骨骼化石。地质工作者根据这些岩层的厚薄和古生物的种类,可以判断这些岩石形成时海水的深浅、波动情况和年代。

考察了这些景观之后,可以回过头来再从地质背景上,研究一下“天下银杏第一树”的长寿原因。银杏,又名白果树、公孙树,银杏科,是和恐龙同一时代的生物,因此被称为活化石。除了物种本来具有生长慢、寿命长的特性外,浮来山银杏王能经历三千年风雨而今仍枝繁叶茂,也与特殊的地质背景有关:一是地处三山环抱之中、避风、向阳、冬暖夏凉,气候适宜;二是生长在与怪石峪、卧龙泉等地貌和高度相同的灰岩溶蚀阶地上,土壤厚实、肥沃,养分充足;三是基底岩石(页岩、灰岩)的产状,决定了它既可以从高处源源不断的向银杏树输送水分和养分,又不至于太涝和太旱。以上几种地质因素和其它各种因素结合起来,形成了优良的生态环境,于是造就了这一世界之最。

浮来山还有一处以龙命名的景观,这就是飞来峰顶端东坡的云龙崖(又叫蟠龙岩)。该崖(岩)分上下两道,南北长近百多米,每道高两米多,恰似两条绣花丝带,束在飞来峰的额头上。从稍远处看去,崖面上的图案,既象大脑回纹,又象堆在一起的猪肥肠,在近处观察,又会发现,这些“回纹”和“肥肠”并不连续,而是分成若干形态各异的“段”或“团”,“段”的长短几十厘米不等,“团”的大小,有的似碗,有的象盆,一律呈灰褐色。关于云龙崖的形成时间和形成原因,当地百姓中流传着不少神话传说,但是都不能用唯物主义的观点作出科学的解释。地质专家告诉我们,所谓云龙崖,也是一种岩溶现象,只不过这层灰岩形成的海洋环境和地质时代,与怪石峪的灰岩不同,后者形成的早,海水深而静;前者形成的晚,海水浅而且动荡不宁。云龙崖的灰岩,在先期形成尚显“幼稚”的时候,被外力击碎甚至搬运过,后来再次发生沉淀和胶结。当这层灰岩被“抬”出地面后,沉淀和胶结晚的部分抗风化力弱,便在溶蚀作用下形成了小溶沟,那些相对老的“碎块”,就突出为小石牙了。考察过程中,我们在云龙崖的一处岩石断面上,发现了“年纪”更大的砂岩碎砾胶结在灰岩之中,进一步佐证了前面的推理。在飞来峰的南端,有风化的花岗岩露头,说明曾经发生过岩浆侵入活动。在其他游客看来可能无趣的现象,在地质学家的眼里,却有可能成为“至宝”。浮来峰西坡的震旦纪土门群岩石地层标准剖面,就是这样一处常人看似“无趣”的地质现象。在这里的一条山沟中,分布着一些南北走向、厚薄不等、垂至于地表的岩层,看上去连荒草都不多生,但就是这里,不仅完整保存和出露了震旦纪土门群中的黑山官庄组、二青山组、佟家庄组、浮来山组、石旺庄组等五组岩石地层,而且是浮来山组地层的建组层型剖面所在地!出露如此完整、连续的土门群地层,不仅在山东省独此一处,就是在华北地区也不

多见。加上这地层倾角大,便于观察比较,理所当然地成为研究土门群地层的理想剖面。其中石旺庄组灰岩中普遍发育的“树枝状”、“蠕虫状”碳酸盐泥晶细脉,以实物形态记录了距今6亿年左右发生的地震事件,是研究古地震十分难得的依据。正是这些独特的地质遗迹,才使浮来山具有了“地质教学天然课堂”的美誉。