北戴河实习

七月十五至二十日开展为期一周的地质学北戴河野外实习课程，借以开阔大家视野，增强大家对野外地质现象及构造的认知，通过对野外的实地考察，增强了同学们对其的直接认识和直接的触觉，同时，使我们认识到地质实习的意义，在一定程度上发扬了刻苦耐劳的精神。实习地点在北戴河附近，基地为中国地质大学秦皇岛实习基地，实习期间，以半天野外观察，半天整理报告为主，期间穿插部分娱乐活动，使得本来劳累的长途跋涉的观察变得更有趣味性。野外授课的好处在于，可以亲身体验，直接看到，触摸到，相比于课内的观察，其观察面更加广泛，认识的更加深刻，有些课堂上无法观察到的现象，在野外可以观察到。许多保存较为完好的地质现象，都是在风景区内，所以，当我们实习的时候，便会一同将风景区也观赏了，这是一举两得的事情。而通过实践，可以增加对本专业的认识，为以后的打算做准备，可以增加对自己专业的兴趣，从而使得自己更加热爱这门科学，为国家在地质的研究和考察方面做出力所能及的事情。本次实习安排为，第一天出发到达基地，第二天为小东山-鹰角亭-新河口海岸地质作用和海洋生物的观察，第三天为鸡冠山不整合，沉积构造，断层及其组合的观察，第四天为燕山大学北风化壳-山东堡砂质海岸地质作用的观察，第五天为老虎石周边海岸地质作用的观察，第六天为燕塞湖岩浆作用的观察，第七天返回学校。本次观察的内容有岩石:岩浆岩，沉积岩和变质岩；构造现象：断层，底层关系，沉积构造；外动力地质作用：风化作用，（海洋）剥蚀作用，（河流三角洲）沉积作用。在实习过程中，使用了放大镜观察各种岩石矿物标本，并用地质锤开采了部分样品，同时拍摄有大量各种地质现象的照片。实习人员有14名本科生，一名教师，两名助教。首先介绍一下基本内容，矿物：石英，硬度7，无节理，透明，成分为二氧化硅；长石：硬度6，三组节理，钾长石为粉红色，斜长石为白色；普通角闪石：硬度5，两组节理，柱状；黑云母：硬度3，一组节理，片状。岩石，花岗岩：主要矿物有石英，长石；正长岩：主要矿物长石；石英砂岩：主要矿物石英。构造，节理：岩石中裂隙，没有明显位移；断裂：岩层沿破裂面发生明显位移；不整合接触：平行不整合，垂直方向运动，并有地层缺失。岩石岩浆岩是由岩浆冷却而形成的岩石，根据二氧化硅的含量的不同可以划分为超基性（＜45%）岩，如橄榄石，金伯利岩，基性（45%-53%）岩，如辉长岩，玄武岩，中性（53%-66%）岩，如闪长岩，安山岩，和酸性（＞66%）岩，如花岗岩，流纹岩。根据岩浆岩的形成深度可以划分为侵入岩（分为深成侵入岩和浅成侵入岩）和喷出岩。喷出岩形成岩基和岩株，而侵入岩则多形成带有斑晶的斑岩，岩浆在上升过程中逐渐冷却，先结晶的矿物由于结晶时间长，晶体生长充分，故颗粒较大，而后结晶的矿物，冷却较快，结晶不够充分，产生的晶体颗粒小，于是形成斑晶。在燕塞湖处看到的岩浆岩有两种，一种为正长岩，其长石含量较高，在整体上呈现出粉色，由于其钾的含量较高，也可以划分为碱性岩石，它的石英含量少，年龄大约在1.1-1.2亿年之前，岩石中有许多黑色呈针状矿物，为角闪石，而白色和粉色矿物为长石。斑晶为白色，大小不均一，为不等粒结构，呈现出红色是由于长石的风化，对于小颗粒的长石来说，暴露在空气中的面积大，风化的较为彻底，而大颗粒的长石只有边缘处风化，可以看到，在白色的斑晶外，覆盖了一层红色的物质。岩石中还有一些暗色的包体，它们多为球状，因其在岩浆中先结晶，其成分为长石，这表明了它的抗风化能力强，在岩石的风化过程中，几乎没有受到影响。另一种为正长斑岩，整体上为青黑色，斑状结构，其长石含量非常高（＞80%），颗粒物为已风化的长石，故为红色，基质为未风化的长石，青色。称其为斑岩，是因为基质里看不到晶体。渤海处的花岗岩颜色比较浅，中粗粒径，其中的石英含量大于65%，除此之外，还有长石，为酸性的深成侵入岩，形成的深度大于3千米，由于结晶较为缓慢，其颗粒粗大，最终形成岩基或者岩株，推测其为早期的中酸性地壳岩石在高温，减压和有水的参与下，发生熔融，而形成了岩浆。该处的花岗岩形成与晚太古代，距今约20亿年，又由于处于海边，受到的风化更加严重，所以更加破碎，两地的岩石年龄相差甚远，又由于地理位置的差异，从外观上看，各个方面都有显著的不同之处。沉积岩主要有两大类，陆源碎屑岩和碳酸盐岩，一般情况下其形成过程为：风化，剥蚀，搬运，沉积，成岩，其成岩过程可以分为三种，压实，胶结和重结晶作用，压实是由于上层沉积物的重力使得松散的沉积物体积缩小，孔隙度降低，最终被压实形成岩石，胶结是颗粒物由胶体物质等将其粘合在一起形成岩石，常见的有泥质（呈现黄色），硅质（硬度大），钙质（易风化水解），铁质（呈现红色）胶结。而重结晶则是矿物组分溶解后又结晶析出的过程。其层理构造可以分为水平层理，斜层理等。层面构造有波痕，泥裂，雨痕等。一般情况下，按照沉积物颗粒的大小，也可以将陆源碎屑岩分为砾岩（直径＞2毫米），砂岩（直径0.01-2毫米），泥岩（直径＜0.01毫米）。在鸡冠山处观察的为石英砂岩，其组成成分为石英和胶结物，胶结物含量较多。石英有棱角，磨圆性差，颗粒大小也不均一，分选性差。它的风化面呈现黄色，为其他矿物风化的结果，新鲜面为灰白色，以石英为主。在一个地方，可以看到覆盖在花岗岩上的沉积岩，该地区的花岗岩大约形成于25亿年前，而沉积岩大约形成于9亿年前，其间有一道分界线，为砾岩，从远处看，可以发现颜色有明显差异，使用放大镜观察，可以发现这层砾岩与其周围的岩石在颗粒物大小上有明显区别。砾岩中的陆源碎屑岩直径大于2毫米，含量大于50%。在另一个地方，该处有一个断裂构造，其标志层为5厘米厚的粉砂岩它的颜色和周围岩石差异很大。在此期间，还观察了大量的沙滩，在合适的条件下，它们将形成砂岩或者粉砂岩。在新河口处的沙滩上，沙子的成分为石英和生物的遗体碎屑物，黏土的成分为胶体和泥炭，该处的沙子具有粘附性，因为部分胶体或者电解质的沉积作用。在北戴河的沙滩上，该处的沙子分选性良好，但是磨圆性差，其成分为石英，长石，云母和生物碎屑，若此处的沙子固结成岩，则会形成混合砂岩。老虎石公园的沙滩上有较多的长石，这些长石来源于现代的海岸边的岩石的风化剥蚀作用，因为曾经形成的长石已经全部分解或者溶于水而消失掉了。我们知道，从海边到深海处，沉积物颗粒逐渐变细，在滨海处多为砂，砾沉积，在浅海处为粉砂或者泥质沉积，而在深海处为泥质沉积。河流处的沉积类似于滨海，湖泊处类似于浅海。当条件适宜的时候，经过成岩作用，这些沙子便会固结成为坚硬的岩石。变质岩，是指先存岩石在固态条件下由于温度压强和改变以及化学活动流体的参与导致岩石发生成分，结构和构造等方面改变而形成的一种岩石。影响变质作用的因素有温度，压强，流体和时间。变质作用的方式可分为重结晶作用，交代作用，变质分异作用。变质作用的类型有动力变质作用，区域变质作用，混合岩化作用以及接触变质作用。变质结构分为变余结构，变晶结构合变形结构。其构造为变余构造和变质构造。本次的实习未以变质岩为主，在鸡冠山的一个点位，看到的沉积接触关系，下层的花岗岩为变质花岗岩，它的上层覆盖着沉积岩，推测其来源为，岩浆活动，变质作用，最后地壳抬升，该处的花岗岩并没有完全变质，受到了混合岩化作用。混合岩化作用是在区域变质作用的基础上，由地壳内部热流升高而产生的深部热流和局部重熔熔浆渗透，交代，贯入于变质岩中形成的大规模变质作用。构造断层，断层可分为正断层，逆断层和平移断层。正断层为上盘沿断层面下移，下盘沿断层面上移，表现为地层受到张力，逆断层相反，表现为地层受到挤压力，平移断层为两盘顺断层面走向滑动，表现为地层受到剪切力。在鸡冠山处观察到的为一个正断层，大约两盘的位移为20厘米，因为在两断层之间贯穿了一层粉砂岩，根据这层粉砂岩，可以清晰的看出，两断盘之间的位移，这层粉砂岩来源于岩石矿物的风化。在山顶上，可以看到汤河以及断岩，陡崖，这些沟壑形成的原因是该地区的断层较为发育，一系列的断层构成了地堑和地垒，它们都有一系列的正断层构成，其中，地堑还受到了较为严重的风化作用。它们分别共用了两个上断层面或者一个上断层面和一个下断层面。事实上，如果断层的两盘只是出现裂隙而未分开，这种构造现象叫做节理。节理比断层更加常见，在燕塞湖的一处，看到了树的根劈作用，可以想象，最初，树木的根系只是在岩石的节理之间，当根生长了之后，膨胀，使得裂隙发育。同时，风化较为严重的地方，也是节理处，该处的表面积大，易受到风或者水的作用。这些节理如果扩大，则有可能形成断层。预赛的崖壁比较陡，许多地方都是因为岩石沿着节理面脱离。在地层的接触关系上，主要观察了鸡冠山的沉积接触关系和平行不整合。在地层关系上，我们一般只讨论整合接触和不整合接触，其中的不整合接触分为平行不整合和角度不整合。平行不整合的形成为，海洋沉积，沉积岩由于陆地的抬升或者海平面的下降而露出水面，沉积岩遭到风化剥蚀，继而再次由于地质运动而进入水中，再次接受沉积。沉积构造上，在鸡冠山看到了波痕。形状粗大，而且呈现对称分布，表面像波浪般起伏，可以推测，当初的海洋波纹较为稳定，当沉积物覆盖在波纹上后，经过成岩作用形成岩石，最后由于地质运动，暴露在代表，在没有受到严重的风化情况下，可以出现波痕。在这一带，还可以看到层理构造：包括水平层理，斜层理和交错层理。在老虎石公园里，可以看到未来可能形成的波痕，该处的波痕细小稠密，可以想象，如果此处的沙滩固结成岩之后，这些波痕就会在岩石上显露出来。那么，将会形成和渤海处的地板上的波痕一样的效果。外动力地质作用风化作用，这里，我们主要观察了燕山大学北部的风化壳，目的在于了解风化壳的形成和构成。风化作用可以分为物理风化，化学风化和生物风化。物理风化包括冰劈作用，释荷作用（膨胀速率的不同）和温度的作用（热胀冷缩及岩石对热的不均衡性），化学风化有溶解，氧化，水解等生物风化作用较弱，可分为生物物理风化和生物化学风化。对于物理风化，主要为机械破碎，无新物质的生成，而化学风化伴随着元素的迁移和新物质的生成。风化壳暴露在地表上，并受到了不同程度的风化作用，可分为土壤层，残积层，半风化层和基岩层。对于土壤层和残积层的分界，因为土壤层含有较多的有机物，故颜色较深，半风化层里有白色的矿物碎屑，多为石英云母，因为从长石，云母到石英，其抗风化能力逐渐增强。基岩层则还未受到风化。主要是长石风化产生黏土等，形成土壤，适宜了植物的生长，如果雨量充沛，则该处的植物会较为发育。影响风化壳形成的因素为气候因素，有温度降水，岩性，粒度和地形条件。容易想象，温度高，降雨量充沛的地方，以长石为主的地方，颗粒较小的地方和平坦的地方易形成风化壳。在该处的风化壳之间，有一条伟晶岩脉，由于其粒度大，所以难以风化，风化壳的各层厚度是不一样的，因为这条伟晶岩脉倾斜的贯穿其间，使得一处，几乎只有残积层，植物在此处难以生长。可以说，风化现象，几乎发生在任何暴露在地表上的岩石，它是普遍的。在渤海，北戴河，山东堡的海滩上的沙子，都是风化后经过搬运的结果，其中，由于长石被水解，所以主要的成分是石英，当然了，之所以现在的沙滩上依然含有长石，则是现代风化的结果，可以推测，若干年后，这些长石会消失的。在陆地上我们在岩石旁看到的沙子则都是风化后的结果。海洋的剥蚀作用也常见，凡是有海的地方，往往都会发生海洋对岩石的剥蚀。常见的有海蚀凹槽，沟槽，海蚀穴，以及剥蚀后的碎屑物，或者这些碎屑物所形成的地质现象。譬如连岛沙坝。海水对陆地上的岩石具有溶解或者冲刷的作用而形成沟槽，起重要作用的是拍岸浪，这是一种物理剥蚀，海浪的形成与海水分子的圆周运动有关，当处于深海时，海底对这种圆周运动的影响可以忽略，但是，当在滨海时，由于海底的影响，这种圆周运动受到破坏，释放出能量，于是就形成了我们看到的波浪。波浪向前方运动，遇到岩石的时候，释放能量，岩石便被侵蚀。在潮间带上，可以看到许多破碎的花甲，许多都附着在岩石上，可以猜测，当初它们分泌胶体，将自己粘在岩石上，死亡以后，壳依然覆盖在岩石表面，它们的存在，在一定程度上保护了岩石。在新河口海岸处，我们看到了海蚀崖，形成的原因为，受到海浪的冲刷，