前 言
大学一年级下学期,石油工程专业的同学学习了《普通地质学》这门课程。在学习完理论知识之后,为了增强同学对该门课程的理解,加深感性认识。2008年7月18日至2008年7月23日期间,学校组织石工专业同学,在资信学院老师的带领下,在河北秦皇岛地区进行了地质实习。前去实习的共有6个班的学生,200余人, 6名带队老师每人负责一个班。此次实习,主要研究对象是现代沉积环境及沉积特征。实习线路一共分为五条,每天完成一条,五天完成所有野外实习任务。但是由于正处奥运前夕,在交通管制等其他因素影响下,没有完全按照原定路线进行,而是对个别观察点的顺序进行了适当调整和取舍。
路线1:现代河流——滦河沉积特征考察
考察目的:通过现代河流沉积作用的考察,掌握不同类型河流的沉积特征的差异。该线路一共有两站。第一站是迁安西侧辫状河段沉积特征考察。设有三个观察点,分别观察典型辫状河流地貌、心滩和分支河道沉积特征及河漫滩沉积。第二站是爪村古滦河河道点砂坝沉积层序考察。
路线2:燕塞湖地区大石河冲积扇沉积特征考察
考察目的:通过燕塞湖地区大石河冲积扇沉积特征考察,掌握冲积扇沉积特征。该线路设有三个观察点,分别观察大石河冲积扇扇根沉积特征、火成岩特征及燕塞湖公园内喷出岩和湖泊特征。
路线3: 老龙头大石河辫状河三角洲——无障壁岛海岸沉积特征考察。
考察目的:通过对辫状河三角洲沉积特征的考察,掌握三角洲的亚相和微相的类型及沉积特征。通过无障壁岛海岸沉积特征考察,掌握无障壁岛海岸的相带划分及其沉积特征。该线路要求观察大石河大桥三角洲平原沉积特征、大石河入海处三角洲前缘沉积特征和老龙头无障壁岛海岸沉积特征。
路线4:昌黎七里海障壁岛—泻湖—潮坪沉积特征考察
考察目的:通过对昌黎七里海障壁岛—泻湖—潮坪沉积特征考察,掌握有障壁海岸的沉积体系组成及其沉积特征。该路线共有三个观察点,分别观察七里海泻湖沉积特征、海岸沉积特征和海岸沙丘沉积特征。
路线5:鸽子窝—老虎石潮控三角洲及海岸地貌特征考察
考察目的:通过对鸽子窝—老虎石潮控三角洲及海岸地貌特征考察,掌握潮控三角洲的形成条件及特征,了解海岸侵蚀作用及海滨砾石的成因。该路线有三个观察点,分别观察赤土河潮控三角洲沉积特征、鸽子窝公园海岸地貌和老虎石公园海岸地貌。
在完成实习后,本人整理了实地考察期间做的笔记、素描图、照片,并写下此报告。报告的内容,将现代沉积环境及沉积特征作为重点,按冲积扇→河流→三角洲→海岸沉积的顺序编写。另将侵蚀性海岸、岩浆岩的特征分别作为单独的章节。最后一章,写下本人在此次实习过程中的认识和体会。
目 录
第一章 现代沉积环境及沉积特征
1. 冲积扇沉积环境及沉积特征
2. 河流沉积环境及沉积特征
3. 三角洲沉积环境及沉积特征
4. 沉积性海岸沉积环境及沉积特征
第二章 岩浆岩特征
1. 喷出岩特征
2. 浅成侵入岩特征
3. 深成侵入岩特征
第三章 侵蚀性海岸沉积环境及沉积特征
第四章 总结
参考文献
第一章 现代沉积环境及沉积特征
1. 冲积扇沉积环境及沉积特征
冲积扇相出现于大陆地区的山前带,是山麓—洪积相的一部分。冲积扇在空间上是一个沿山口向外伸展的巨大锥形沉积体,锥体顶端指向山口,锥底指向平原。在纵向剖面上,冲积扇呈下凹透镜状或呈楔状,横剖面上呈上凸形。冲积扇的亚相可以划分为扇根亚相、扇中亚相、扇缘亚相和扇远端亚相。扇根亚相发育地区地形坡度大,分布于冲积扇的顶端,深切主水道发育。以大套砾岩发育为特征,有泥石流沉积,层理不发育。实习期间,我们主要观察的是大石河冲积扇扇根沉积特征。
大石河在燕塞湖大坝以下流出山口,由于地形突然开阔,坡降变缓,河流出此山口后水流分散,流速降低,河流所携带的大量砾、砂碎屑便迅速堆积下来,形成一个由山口向外散开,厚度逐渐变小、地形逐渐变缓的冲积扇沉积体,冲积扇扇面宽度达5km 。(图1)
大石河源于青龙县境内燕山山脉。它是一条山区性河流,全长70km ,从出山口到入海仅7-8km ,高度差约400米。燕塞湖大坝修建于1972年。修建后大坝上便形成了一个人工湖泊。我们的观察点位于大坝下约200米。沉积物粒度粗、成熟度低,中砾(4-10cm ) 为主,可见粗砾(20-50cm )、细砾、砂岩。砾岩的磨圆较差。粗砾呈次棱角状,中砾为次棱角或次园状,细砾为次圆或圆状。冲积扇岩性变化较大,颜色偏红,三大类岩石都可以找到。其中,肉红色尖棱角状的安山岩所占比例最大。从安山岩的比例以及磨圆差这两点现象来看,可以推测:磨圆差说明搬运距离不远,母岩距离冲积扇扇根不远。比例大说明母岩本身比较多。因此在燕塞湖大坝附近的山体中,应该有大量安山岩。后来在离观察点约100米的公路一侧,一处裸露山体的岩石类型就是安山岩,进一步加强了推测的正确性。此外,在沉积物中还见到深灰色气孔—杏仁构造玄武岩等等。
根据资料可知,此处沉积构造中可见叠瓦状构造。河床中砾石呈叠瓦状排列,最大扁平面倾向上游,长轴垂直河床分布。由此可以判断河流的流向。但是在实地观察时,露出水面的沉积单元受人为破坏较大,没有发现该构造。水流较平静的位置,由于水能量太小,不可能形成叠瓦状构造。水流较大处,处于安全考虑没有进行考察。
2. 河流沉积环境及沉积特征
河流是流水由陆地流向湖泊和海洋的通道,也是把沉积物由陆地搬运到海洋和湖泊中去的主要营力。在河流搬运过程中伴随有沉积作用,形成广泛的河流沉积。河流可以分为四种类型:平直河、曲流河、辫状河和网状河。其中以曲流河和辫状河分布最广。
曲流河为单河道,其弯度指数>1.5,河道较稳定,宽深比低,一般
辫状河为多河道,多次分叉和汇聚构成辫状。河道宽而浅,弯曲度小,其宽深比>40,弯度指数
此次实习,对于河流相的沉积特征,我们主要选取滦河作为考察对象。滦河起源于冀北山区,由西北流向东南,全长877千米,流域4.46万平方千米。滦河是一条多沙性中小型河流,年平均输沙量2450万吨,少于黄河,但大于其他河流。滦河在迁安县以上为上游支流辫状河段,迁安至滦县间的中游辫状河流段,滦县至乐亭为下游曲流河段,乐亭以下则进入三角洲平原,发育分支河道,并向海方向延伸,形成朵状三角洲。
考察的第一站位于爪村。古代滦河经爪村的部分为砂质曲流
河。而现代滦河流经爪村的部分为平原化的砾质辫状河,河道较古滦河已迁移了数百米。在爪村可见古滦河边滩点砂坝沉积层序。据资料表明,层序自下而上:冲刷面及滞留沉积→板状及槽状交错层理中、粗砂层→平行层理粉细砂层→波状、斜波状层理粉砂及泥质粉砂层→黑灰色粘土层。
我们在爪村离公路西约50米处及平清大桥收费站前100米处观察了两处相似的点砂坝沉积。第一处点沙坝,高约5米,顶上一层为厚度在80cm 左右的泥质沉积层。下面为一层细砂质沉积,厚度在4米左右。在一处剖面上,平行层理清晰可见。其中颜色较浅的带含砂较多,较深的部分含泥量较大。据带队老师介绍,在该点砂坝下部可见槽状交错层理。但是在我们实习时,受人工破坏,下部被覆盖,并没有观察到此现象。
在张官营,距滦河大桥一公里处,我们近距离的观察了滦河。现代滦河在此处为辫状河。在观察点处,河道中可见一些小的心滩。心滩的上游端(头部)沉积较粗,尾部较细,尾部高于头部。该地心滩每年向前加积约5m 。心滩的下部为含砂粗砾层,以中粗砾为主,砾径7—8cm ,最大可达20—30cm 。砾石磨圆中等,扁者居多。心滩
内以板状交错层理为主,层理倾向下游,局部见有小型交错层理。心滩上部为灰黄色细砂,发育槽状交错层理,顶部为灰黄色粉砂,发育波状层理及水平层理,草木植物繁茂。心滩特征可总结如下:1. 沉积序列下粗上细,层理下厚上薄。2. 底部有明显冲刷面,粗砾呈透镜状,内部常夹带状、透镜状砂体。3. 顶部常发育暴露构造和植物。
心滩之间是分支河道。分支河道沉积物以砾质为主,砂质较少。砾石大小不一,直径3—8cm ,分选差,磨圆中等。砾石具明显的定向构造,叠瓦状排列。远处可见河漫滩,现种有庄稼,其沉积以泥质为主,常含粉砂。由于今年雨水较多,河道中水流量较大,砂坑中积水,所以实习期间对这部份的考察,观察到的现象并不是很多。
虽然本次实习对曲流河的考察并不是很多,仅仅观察了古滦河的边滩点砂坝沉积,但是对曲流河和辫状河的对比这里还是要稍作总结。前面介绍曲流河和辫状河的特征时,分析了两者的宽深比,弯度指数的不同。辫状河心滩发育,边滩、天然堤、决口扇、泛滥平原沉积不发育,且废弃河道一般不形成牛轭湖。这也是辫状河与曲流河的不同之处。此外,还可以从辫状河的心滩沉积和曲流河的边滩点砂坝
沉积特征进行比较。心滩的沉积物一般较粗,成分复杂,沉积物的磨圆和分选都比较差。河流二元结构的底层沉积发育良好、厚度较大、而顶层沉积不发育或发育很小;底层沉积的粒度粗,砂砾岩发育;由河道迁移形成的各种层理类型发育,如块状或不明显的水平层理、巨型槽状交错层理等。
3. 三角洲沉积环境及沉积特征
三角洲是指河流流入海洋或湖泊时,在河口附近形成的,尖顶向陆的三角形沉积体。三角洲环境包括陆上和水下两部分沉积区。按不同的主控因素,三角洲分为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲。考虑三角洲沉积区与物源区的关系,划分为扇三角洲、辫状河三角洲和正常三角洲。三角洲相分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三个亚相。
本次实习,我们首先观察了大石河大桥三角洲前缘沉积特征。三角洲前缘亚相位于三角洲平原外侧的向海方向,处于海平面以下,为河流和海水的剧烈交锋带,沉积作用活跃,是三角洲砂体的主体。观察点处三角洲前缘经常被海水淹没,并且受海浪、潮汐、河流共同作用的影响。水下分支河道、水下天然堤、前缘席状砂等微相处于水平面下,无法观察到。河口坝的沉积物以4—10cm 的中砾为主,分选差,砾岩为次棱角状或次圆状。可见波痕和块状构造。此外,在图8所示剖面上,明显分为上下两层。上层颜色较浅,含砂较多,下层颜色较深,含泥较多,且上层砾岩含量明显多于下层。上下两层的界面
向上凸出,推测此处有槽状交错层理。
除了观察上述辫状河三角洲,我们还在赤土河大桥上观察了一处三角洲。赤土河河口位于鸽子窝北。河口表现为一个破坏性三角洲——潮控三角洲。河口地势平坦,河口开阔,成喇叭形向海张开。由于沉积物供给少,河流作用不明显,以潮汐作用为主。潮汐通道密布,涨潮时海水通过潮汐水道往上运送。低潮时可见大型新月形砂坝。此潮控三角洲的沉积物主要是砂质沉积物。
4. 沉积性海岸沉积环境及沉积特征
根据海岸有无泻湖,将沉积海岸分为有障壁岛和无障壁岛海岸两类。有障壁岛海岸中泻湖、障壁岛、海滩、潮汐水道、进潮和退潮三角洲等沉积地貌单元。无障壁海岸指海岸与广海之间没有障壁岛,缺乏泻湖、潮汐水道等沉积地貌单元。无障壁海岸自陆向海方向划分为滨岸沙丘、后滨、前滨、近滨等亚相。
老龙头位于山海关城南5公里处,自身形成半岛伸入渤海之中。渤海作为内陆海,其水动力条件较弱。此处的潮汐既受月球引力影响,又受黄海影响。海岸附近潮差约1米左右,浪高 1—1.5米。在老龙头海岸,可以观察到后滨、前滨和部分临滨。
海岸砂丘的沉积物磨圆度和分选好,主要是细—中砂。后滨亚相粒度较砂丘带粗,磨圆及分选好。前滨亚相中砂为主,分选较好,可见对称和不对称波痕。由于落潮时海岸岸线的移动,在海滩上形成了贝壳富集带。
七里海是典型的半封闭泻湖, 位于滦河口以北20km , 包括潮汐通道, 面积约6平方千米 。地貌由泻湖滩、泻湖盆、潮汐通道和防潮闸等构成。湖滩由灰黄色含淤泥细砂组成,湖底组成物为黑色淤泥质细砂。湖内波浪小。本区植物以芦苇群落为代表。1661—1722
年,七里海为咸化泻湖。1735—1795年,饮马河注入七里海,泻湖面积增大,水体变淡,成为淡化泻湖。1869年,七里海干涸,其后十年,又积水成湖。1883年,滦河水一度注入七里海,冲决海岸沙丘,使七里海与海相通。目前七里海正处于缩小消亡阶段。
7月22日上午9时,我们抵达七里海。观察潮汐水道,水流由泻湖流向海洋,正在退潮。沉积物较粗,为细砂—中砂沉积物。位于平均高潮面上的潮上带有大量植物发育。潮间带有生物扰动构造,贝壳富集,可见大量蟹孔、球粒,甚至能见螃蟹爬行。在潮汐通道两端发育有潮汐三角洲。湖内为进潮三角洲,湖外为退潮三角洲。
在七里海地区,我们还专门找到一处海岸砂丘进行观察。海岸砂丘的向陆侧发育为泻湖,向海侧发育为海滩。海岸砂丘迎风面坡度缓,背风面坡度陡。沉积物以细砂为主,分选极好,磨圆度高。在海岸砂丘沉积中有高角度交错层理,表面应该有波痕。实地观察时,高角度交错层理和波痕都没有看到,只是在表面见到了些雨痕。
第二章 岩浆岩特征
岩浆是地壳或上地幔深处形成的(含有挥发物质的)高温高压炽
热而粘稠的硅酸盐熔融体,其在内动力地质作用的影响下,由深处侵入地壳或喷出地表,并经过冷凝固结而形成的岩石称为岩浆岩,是失去了大量挥发成分的岩浆冷凝物。由侵入地壳表层的岩浆冷却固结而成的岩浆岩称为侵入岩。侵入岩又可分为浅成侵入岩和深成侵入岩。喷出地表的岩浆冷凝固结而成的岩浆岩称为喷出岩或熔岩。
1. 喷出岩特征
结晶程度是岩浆岩的结构特征之一。对于喷出岩,由于其喷出地表后骤然冷却所以结晶时间很短,结晶程度不高,一般是玻璃质结构或者半晶质结构。从矿物颗粒大小上看,有的喷出岩可见斑状结构。此外,喷出岩的构造比较特殊,除块状构造外,气孔—杏仁状构造、流纹构造为岩浆溢出地表后冷却过程中形成的构造。
在燕塞湖地区观察大石河冲积扇扇根沉积特征时,我们在砾石堆和路边一处裸露山体上都发现了大量的安山岩。安山岩为中性的喷出岩,呈紫红色,具有斑状结构(斑晶为斜长石和少量针柱状角闪石)。具气孔、杏仁状构造。在公路一侧的裸露山体上,我们发现一个岩浆侵入后形成的一个岩株。其中主要是安山岩,在浅色安山岩的一侧还有一套深色的辉绿岩。两套岩石的分界线十分明显。从产状上看,安山岩上部隆起,应该是受到挤压所致。所以判断辉绿岩后侵入。此外,在安山岩下部一处岩脉,为闪长玢岩。它的侵入时间是先于辉绿岩侵入还是后于辉绿岩侵入暂不能确定。
2. 浅成侵入岩特征
浅成侵入岩的结晶程度也不高,一般是半晶质结构。浅成、超浅成侵入体的边部可以是玻璃质结构。浅成侵入岩的形成是由于岩浆在地壳浅处,冷却较快,矿物晶体几乎同时结晶、彼此互相干扰,所以自形程度也不高,他形结构、半自形结构分布较广。此外似斑状结构、细粒结构比较常见。其构造主要是块状构造。
辉绿岩成分相当于辉长岩的基性浅成岩,基性斜长石、辉石为主。颜色暗绿,显晶质,细—中粒,常具辉绿构造。闪长玢岩是浅成岩,其矿物成分与闪长岩相同,中性斜长石和普通角闪石为主,具斑状结构,其斑晶为斜长石。本次实习,由于条件限制,我们仅在较远处对以上两种浅成侵入岩进行了观察和听了指导老师的讲解。
3. 深成侵入岩特征
深成侵入岩的形成是由于岩浆在地下深处温度缓慢降低条件下从容结晶而成的。所以深成侵入岩的结晶程度高,一般为全晶质结构。自形程度较高,半自形结构分布较广。粗中、粗粒等粒结构常见。花岗结构、文象结构在花岗岩中比较常见。深成侵入岩的构造主要是块状构造。
在鸽子窝公园,侵蚀性海岸的基岩中,有一套侵入体,接近于岩墙,其成分为花岗岩。在老虎石海岸,其基岩也是花岗岩。花岗岩作为酸性的深成侵入岩,结晶程度很高。全晶质中—粗粒等粒结构、似斑状结构、花岗结构,致密块状构造。长石、石英、云母可以容易辨认出。花岗岩中二氧化硅的含量为65—75%,所以经风化后,相对容易形成砂岩。
第三章 侵蚀性海岸沉积环境及沉积特征
我们通常所说滨岸相都是指海岸砂丘、后滨、前滨、临滨亚相完整的沉积性海岸。前面第一章中,关于沉积性海岸沉积环境及沉积特
征已经做了相应介绍和总结。这里,把侵蚀性海岸沉积环境和沉积特征作为一章,单独总结概括。 第四纪冰川后期海面上升,海水淹没了沿岸山谷和河口,形成岬角、港湾相间的曲折岸线。这种海岸形态与地质构造因素有关。在这类海岸上,因波浪折射,岬角岸(凸岸)段波浪能量辐聚,而港湾岸(凹岸)段波能相对较小, 产生岬角岸段侵蚀、港湾岸段堆积的侵蚀-堆积相间的海岸地貌。实习期间,我们一共观察了两处侵蚀性海岸,分别位于鸽子窝公园和老虎石公园。
鸽子窝公园又称鹰角公园,由于地层断裂所形成的临海悬崖有一巨石形似雄鹰屹立,故名鹰角石。该石高20余米,过去常有成群的鸽子或朝暮相聚或窝于石缝之中,因此得名鸽子窝。公园北侧的大潮坪是亚洲第一大潮坪。
鸽子窝公园的基岩海岸,前滨不完整,其基岩为石英岩。石英岩是一种变质岩,是由石英组成的浅色粒状岩石。一般为块状构造,粒状变晶结构。由砂岩和硅质岩经区域变质作用重结晶形成。观察点处的石英岩,石英含量大约在95%以上,且致密,抗风化。在距离基岩5—10米处发育砾石滩。这是由于海洋的剥蚀作用形成的。砾石中,
2—10cm 的中砾约占90%,40—80cm 的粗砾约占5%。砾石搬运的距离很短,分选差,大多呈尖棱角状。在基岩上,可见表面风化现象和解理。基岩上解理的存在,加剧了海水对基岩的破坏作用。
在潮间带的砂质沉积上,我们观察了三处波痕。第一处为典型的不对称波痕,波长约5cm ,波高约1cm ,沿南北向延伸。第二处也是不对称波痕,波长约4cm ,波高约1.5cm ,沿东西向延伸。第三处接近对称波痕,波长约4cm ,波高约1cm ,沿东西向延伸。不同的波痕体现出不同的水动力条件。对称波痕表明此处为双向水流。不对称波痕,坡度较缓的面是迎水面,坡度较陡的面是背水面。
观察的第二处侵蚀性海岸位于老虎石公园。此基岩海岸的基岩为花岗岩。花岗岩是深成酸性侵入岩,结晶程度高,石英、云母、长石清晰可见。基岩无尖角,比较圆滑,可见较大的断裂面。这些较大断裂面是受海水磨蚀、淘洗而成的。且花岗岩本身抗风化能力较弱。老虎石公园的海岸,后滨及部分前滨已经缺失,所处环境的水动力条件较弱。
对于沉积性海岸的形成和侵蚀性海岸形成的不同条件,除了之前叙述的与海岸形态有关,即凸岸侵蚀,凹岸沉积以外,还与波浪、潮汐、沿岸流有关。如沿岸流能携带搬运一些物质,当其绕过凸岸后,其搬运能力减弱,携带的物质便发生沉积。此外,基性海岸的基岩本身岩性不稳定,长时间受风化作用、剥蚀作用的影响,海岸有可能发生变化。例如这里的花岗岩,含二氧化硅含量高,又容易风化,所以将来可能形成砂岩。
第四章 总结
此次暑期秦皇岛地区地质实习给我留下很深的印象。通过实习,我获得了很多在课堂里无法获得的认识和体会。
略
参考文献
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前 言
大学一年级下学期,石油工程专业的同学学习了《普通地质学》这门课程。在学习完理论知识之后,为了增强同学对该门课程的理解,加深感性认识。2008年7月18日至2008年7月23日期间,学校组织石工专业同学,在资信学院老师的带领下,在河北秦皇岛地区进行了地质实习。前去实习的共有6个班的学生,200余人, 6名带队老师每人负责一个班。此次实习,主要研究对象是现代沉积环境及沉积特征。实习线路一共分为五条,每天完成一条,五天完成所有野外实习任务。但是由于正处奥运前夕,在交通管制等其他因素影响下,没有完全按照原定路线进行,而是对个别观察点的顺序进行了适当调整和取舍。
路线1:现代河流——滦河沉积特征考察
考察目的:通过现代河流沉积作用的考察,掌握不同类型河流的沉积特征的差异。该线路一共有两站。第一站是迁安西侧辫状河段沉积特征考察。设有三个观察点,分别观察典型辫状河流地貌、心滩和分支河道沉积特征及河漫滩沉积。第二站是爪村古滦河河道点砂坝沉积层序考察。
路线2:燕塞湖地区大石河冲积扇沉积特征考察
考察目的:通过燕塞湖地区大石河冲积扇沉积特征考察,掌握冲积扇沉积特征。该线路设有三个观察点,分别观察大石河冲积扇扇根沉积特征、火成岩特征及燕塞湖公园内喷出岩和湖泊特征。
路线3: 老龙头大石河辫状河三角洲——无障壁岛海岸沉积特征考察。
考察目的:通过对辫状河三角洲沉积特征的考察,掌握三角洲的亚相和微相的类型及沉积特征。通过无障壁岛海岸沉积特征考察,掌握无障壁岛海岸的相带划分及其沉积特征。该线路要求观察大石河大桥三角洲平原沉积特征、大石河入海处三角洲前缘沉积特征和老龙头无障壁岛海岸沉积特征。
路线4:昌黎七里海障壁岛—泻湖—潮坪沉积特征考察
考察目的:通过对昌黎七里海障壁岛—泻湖—潮坪沉积特征考察,掌握有障壁海岸的沉积体系组成及其沉积特征。该路线共有三个观察点,分别观察七里海泻湖沉积特征、海岸沉积特征和海岸沙丘沉积特征。
路线5:鸽子窝—老虎石潮控三角洲及海岸地貌特征考察
考察目的:通过对鸽子窝—老虎石潮控三角洲及海岸地貌特征考察,掌握潮控三角洲的形成条件及特征,了解海岸侵蚀作用及海滨砾石的成因。该路线有三个观察点,分别观察赤土河潮控三角洲沉积特征、鸽子窝公园海岸地貌和老虎石公园海岸地貌。
在完成实习后,本人整理了实地考察期间做的笔记、素描图、照片,并写下此报告。报告的内容,将现代沉积环境及沉积特征作为重点,按冲积扇→河流→三角洲→海岸沉积的顺序编写。另将侵蚀性海岸、岩浆岩的特征分别作为单独的章节。最后一章,写下本人在此次实习过程中的认识和体会。
目 录
第一章 现代沉积环境及沉积特征
1. 冲积扇沉积环境及沉积特征
2. 河流沉积环境及沉积特征
3. 三角洲沉积环境及沉积特征
4. 沉积性海岸沉积环境及沉积特征
第二章 岩浆岩特征
1. 喷出岩特征
2. 浅成侵入岩特征
3. 深成侵入岩特征
第三章 侵蚀性海岸沉积环境及沉积特征
第四章 总结
参考文献
第一章 现代沉积环境及沉积特征
1. 冲积扇沉积环境及沉积特征
冲积扇相出现于大陆地区的山前带,是山麓—洪积相的一部分。冲积扇在空间上是一个沿山口向外伸展的巨大锥形沉积体,锥体顶端指向山口,锥底指向平原。在纵向剖面上,冲积扇呈下凹透镜状或呈楔状,横剖面上呈上凸形。冲积扇的亚相可以划分为扇根亚相、扇中亚相、扇缘亚相和扇远端亚相。扇根亚相发育地区地形坡度大,分布于冲积扇的顶端,深切主水道发育。以大套砾岩发育为特征,有泥石流沉积,层理不发育。实习期间,我们主要观察的是大石河冲积扇扇根沉积特征。
大石河在燕塞湖大坝以下流出山口,由于地形突然开阔,坡降变缓,河流出此山口后水流分散,流速降低,河流所携带的大量砾、砂碎屑便迅速堆积下来,形成一个由山口向外散开,厚度逐渐变小、地形逐渐变缓的冲积扇沉积体,冲积扇扇面宽度达5km 。(图1)
大石河源于青龙县境内燕山山脉。它是一条山区性河流,全长70km ,从出山口到入海仅7-8km ,高度差约400米。燕塞湖大坝修建于1972年。修建后大坝上便形成了一个人工湖泊。我们的观察点位于大坝下约200米。沉积物粒度粗、成熟度低,中砾(4-10cm ) 为主,可见粗砾(20-50cm )、细砾、砂岩。砾岩的磨圆较差。粗砾呈次棱角状,中砾为次棱角或次园状,细砾为次圆或圆状。冲积扇岩性变化较大,颜色偏红,三大类岩石都可以找到。其中,肉红色尖棱角状的安山岩所占比例最大。从安山岩的比例以及磨圆差这两点现象来看,可以推测:磨圆差说明搬运距离不远,母岩距离冲积扇扇根不远。比例大说明母岩本身比较多。因此在燕塞湖大坝附近的山体中,应该有大量安山岩。后来在离观察点约100米的公路一侧,一处裸露山体的岩石类型就是安山岩,进一步加强了推测的正确性。此外,在沉积物中还见到深灰色气孔—杏仁构造玄武岩等等。
根据资料可知,此处沉积构造中可见叠瓦状构造。河床中砾石呈叠瓦状排列,最大扁平面倾向上游,长轴垂直河床分布。由此可以判断河流的流向。但是在实地观察时,露出水面的沉积单元受人为破坏较大,没有发现该构造。水流较平静的位置,由于水能量太小,不可能形成叠瓦状构造。水流较大处,处于安全考虑没有进行考察。
2. 河流沉积环境及沉积特征
河流是流水由陆地流向湖泊和海洋的通道,也是把沉积物由陆地搬运到海洋和湖泊中去的主要营力。在河流搬运过程中伴随有沉积作用,形成广泛的河流沉积。河流可以分为四种类型:平直河、曲流河、辫状河和网状河。其中以曲流河和辫状河分布最广。
曲流河为单河道,其弯度指数>1.5,河道较稳定,宽深比低,一般
辫状河为多河道,多次分叉和汇聚构成辫状。河道宽而浅,弯曲度小,其宽深比>40,弯度指数
此次实习,对于河流相的沉积特征,我们主要选取滦河作为考察对象。滦河起源于冀北山区,由西北流向东南,全长877千米,流域4.46万平方千米。滦河是一条多沙性中小型河流,年平均输沙量2450万吨,少于黄河,但大于其他河流。滦河在迁安县以上为上游支流辫状河段,迁安至滦县间的中游辫状河流段,滦县至乐亭为下游曲流河段,乐亭以下则进入三角洲平原,发育分支河道,并向海方向延伸,形成朵状三角洲。
考察的第一站位于爪村。古代滦河经爪村的部分为砂质曲流
河。而现代滦河流经爪村的部分为平原化的砾质辫状河,河道较古滦河已迁移了数百米。在爪村可见古滦河边滩点砂坝沉积层序。据资料表明,层序自下而上:冲刷面及滞留沉积→板状及槽状交错层理中、粗砂层→平行层理粉细砂层→波状、斜波状层理粉砂及泥质粉砂层→黑灰色粘土层。
我们在爪村离公路西约50米处及平清大桥收费站前100米处观察了两处相似的点砂坝沉积。第一处点沙坝,高约5米,顶上一层为厚度在80cm 左右的泥质沉积层。下面为一层细砂质沉积,厚度在4米左右。在一处剖面上,平行层理清晰可见。其中颜色较浅的带含砂较多,较深的部分含泥量较大。据带队老师介绍,在该点砂坝下部可见槽状交错层理。但是在我们实习时,受人工破坏,下部被覆盖,并没有观察到此现象。
在张官营,距滦河大桥一公里处,我们近距离的观察了滦河。现代滦河在此处为辫状河。在观察点处,河道中可见一些小的心滩。心滩的上游端(头部)沉积较粗,尾部较细,尾部高于头部。该地心滩每年向前加积约5m 。心滩的下部为含砂粗砾层,以中粗砾为主,砾径7—8cm ,最大可达20—30cm 。砾石磨圆中等,扁者居多。心滩
内以板状交错层理为主,层理倾向下游,局部见有小型交错层理。心滩上部为灰黄色细砂,发育槽状交错层理,顶部为灰黄色粉砂,发育波状层理及水平层理,草木植物繁茂。心滩特征可总结如下:1. 沉积序列下粗上细,层理下厚上薄。2. 底部有明显冲刷面,粗砾呈透镜状,内部常夹带状、透镜状砂体。3. 顶部常发育暴露构造和植物。
心滩之间是分支河道。分支河道沉积物以砾质为主,砂质较少。砾石大小不一,直径3—8cm ,分选差,磨圆中等。砾石具明显的定向构造,叠瓦状排列。远处可见河漫滩,现种有庄稼,其沉积以泥质为主,常含粉砂。由于今年雨水较多,河道中水流量较大,砂坑中积水,所以实习期间对这部份的考察,观察到的现象并不是很多。
虽然本次实习对曲流河的考察并不是很多,仅仅观察了古滦河的边滩点砂坝沉积,但是对曲流河和辫状河的对比这里还是要稍作总结。前面介绍曲流河和辫状河的特征时,分析了两者的宽深比,弯度指数的不同。辫状河心滩发育,边滩、天然堤、决口扇、泛滥平原沉积不发育,且废弃河道一般不形成牛轭湖。这也是辫状河与曲流河的不同之处。此外,还可以从辫状河的心滩沉积和曲流河的边滩点砂坝
沉积特征进行比较。心滩的沉积物一般较粗,成分复杂,沉积物的磨圆和分选都比较差。河流二元结构的底层沉积发育良好、厚度较大、而顶层沉积不发育或发育很小;底层沉积的粒度粗,砂砾岩发育;由河道迁移形成的各种层理类型发育,如块状或不明显的水平层理、巨型槽状交错层理等。
3. 三角洲沉积环境及沉积特征
三角洲是指河流流入海洋或湖泊时,在河口附近形成的,尖顶向陆的三角形沉积体。三角洲环境包括陆上和水下两部分沉积区。按不同的主控因素,三角洲分为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲。考虑三角洲沉积区与物源区的关系,划分为扇三角洲、辫状河三角洲和正常三角洲。三角洲相分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三个亚相。
本次实习,我们首先观察了大石河大桥三角洲前缘沉积特征。三角洲前缘亚相位于三角洲平原外侧的向海方向,处于海平面以下,为河流和海水的剧烈交锋带,沉积作用活跃,是三角洲砂体的主体。观察点处三角洲前缘经常被海水淹没,并且受海浪、潮汐、河流共同作用的影响。水下分支河道、水下天然堤、前缘席状砂等微相处于水平面下,无法观察到。河口坝的沉积物以4—10cm 的中砾为主,分选差,砾岩为次棱角状或次圆状。可见波痕和块状构造。此外,在图8所示剖面上,明显分为上下两层。上层颜色较浅,含砂较多,下层颜色较深,含泥较多,且上层砾岩含量明显多于下层。上下两层的界面
向上凸出,推测此处有槽状交错层理。
除了观察上述辫状河三角洲,我们还在赤土河大桥上观察了一处三角洲。赤土河河口位于鸽子窝北。河口表现为一个破坏性三角洲——潮控三角洲。河口地势平坦,河口开阔,成喇叭形向海张开。由于沉积物供给少,河流作用不明显,以潮汐作用为主。潮汐通道密布,涨潮时海水通过潮汐水道往上运送。低潮时可见大型新月形砂坝。此潮控三角洲的沉积物主要是砂质沉积物。
4. 沉积性海岸沉积环境及沉积特征
根据海岸有无泻湖,将沉积海岸分为有障壁岛和无障壁岛海岸两类。有障壁岛海岸中泻湖、障壁岛、海滩、潮汐水道、进潮和退潮三角洲等沉积地貌单元。无障壁海岸指海岸与广海之间没有障壁岛,缺乏泻湖、潮汐水道等沉积地貌单元。无障壁海岸自陆向海方向划分为滨岸沙丘、后滨、前滨、近滨等亚相。
老龙头位于山海关城南5公里处,自身形成半岛伸入渤海之中。渤海作为内陆海,其水动力条件较弱。此处的潮汐既受月球引力影响,又受黄海影响。海岸附近潮差约1米左右,浪高 1—1.5米。在老龙头海岸,可以观察到后滨、前滨和部分临滨。
海岸砂丘的沉积物磨圆度和分选好,主要是细—中砂。后滨亚相粒度较砂丘带粗,磨圆及分选好。前滨亚相中砂为主,分选较好,可见对称和不对称波痕。由于落潮时海岸岸线的移动,在海滩上形成了贝壳富集带。
七里海是典型的半封闭泻湖, 位于滦河口以北20km , 包括潮汐通道, 面积约6平方千米 。地貌由泻湖滩、泻湖盆、潮汐通道和防潮闸等构成。湖滩由灰黄色含淤泥细砂组成,湖底组成物为黑色淤泥质细砂。湖内波浪小。本区植物以芦苇群落为代表。1661—1722
年,七里海为咸化泻湖。1735—1795年,饮马河注入七里海,泻湖面积增大,水体变淡,成为淡化泻湖。1869年,七里海干涸,其后十年,又积水成湖。1883年,滦河水一度注入七里海,冲决海岸沙丘,使七里海与海相通。目前七里海正处于缩小消亡阶段。
7月22日上午9时,我们抵达七里海。观察潮汐水道,水流由泻湖流向海洋,正在退潮。沉积物较粗,为细砂—中砂沉积物。位于平均高潮面上的潮上带有大量植物发育。潮间带有生物扰动构造,贝壳富集,可见大量蟹孔、球粒,甚至能见螃蟹爬行。在潮汐通道两端发育有潮汐三角洲。湖内为进潮三角洲,湖外为退潮三角洲。
在七里海地区,我们还专门找到一处海岸砂丘进行观察。海岸砂丘的向陆侧发育为泻湖,向海侧发育为海滩。海岸砂丘迎风面坡度缓,背风面坡度陡。沉积物以细砂为主,分选极好,磨圆度高。在海岸砂丘沉积中有高角度交错层理,表面应该有波痕。实地观察时,高角度交错层理和波痕都没有看到,只是在表面见到了些雨痕。
第二章 岩浆岩特征
岩浆是地壳或上地幔深处形成的(含有挥发物质的)高温高压炽
热而粘稠的硅酸盐熔融体,其在内动力地质作用的影响下,由深处侵入地壳或喷出地表,并经过冷凝固结而形成的岩石称为岩浆岩,是失去了大量挥发成分的岩浆冷凝物。由侵入地壳表层的岩浆冷却固结而成的岩浆岩称为侵入岩。侵入岩又可分为浅成侵入岩和深成侵入岩。喷出地表的岩浆冷凝固结而成的岩浆岩称为喷出岩或熔岩。
1. 喷出岩特征
结晶程度是岩浆岩的结构特征之一。对于喷出岩,由于其喷出地表后骤然冷却所以结晶时间很短,结晶程度不高,一般是玻璃质结构或者半晶质结构。从矿物颗粒大小上看,有的喷出岩可见斑状结构。此外,喷出岩的构造比较特殊,除块状构造外,气孔—杏仁状构造、流纹构造为岩浆溢出地表后冷却过程中形成的构造。
在燕塞湖地区观察大石河冲积扇扇根沉积特征时,我们在砾石堆和路边一处裸露山体上都发现了大量的安山岩。安山岩为中性的喷出岩,呈紫红色,具有斑状结构(斑晶为斜长石和少量针柱状角闪石)。具气孔、杏仁状构造。在公路一侧的裸露山体上,我们发现一个岩浆侵入后形成的一个岩株。其中主要是安山岩,在浅色安山岩的一侧还有一套深色的辉绿岩。两套岩石的分界线十分明显。从产状上看,安山岩上部隆起,应该是受到挤压所致。所以判断辉绿岩后侵入。此外,在安山岩下部一处岩脉,为闪长玢岩。它的侵入时间是先于辉绿岩侵入还是后于辉绿岩侵入暂不能确定。
2. 浅成侵入岩特征
浅成侵入岩的结晶程度也不高,一般是半晶质结构。浅成、超浅成侵入体的边部可以是玻璃质结构。浅成侵入岩的形成是由于岩浆在地壳浅处,冷却较快,矿物晶体几乎同时结晶、彼此互相干扰,所以自形程度也不高,他形结构、半自形结构分布较广。此外似斑状结构、细粒结构比较常见。其构造主要是块状构造。
辉绿岩成分相当于辉长岩的基性浅成岩,基性斜长石、辉石为主。颜色暗绿,显晶质,细—中粒,常具辉绿构造。闪长玢岩是浅成岩,其矿物成分与闪长岩相同,中性斜长石和普通角闪石为主,具斑状结构,其斑晶为斜长石。本次实习,由于条件限制,我们仅在较远处对以上两种浅成侵入岩进行了观察和听了指导老师的讲解。
3. 深成侵入岩特征
深成侵入岩的形成是由于岩浆在地下深处温度缓慢降低条件下从容结晶而成的。所以深成侵入岩的结晶程度高,一般为全晶质结构。自形程度较高,半自形结构分布较广。粗中、粗粒等粒结构常见。花岗结构、文象结构在花岗岩中比较常见。深成侵入岩的构造主要是块状构造。
在鸽子窝公园,侵蚀性海岸的基岩中,有一套侵入体,接近于岩墙,其成分为花岗岩。在老虎石海岸,其基岩也是花岗岩。花岗岩作为酸性的深成侵入岩,结晶程度很高。全晶质中—粗粒等粒结构、似斑状结构、花岗结构,致密块状构造。长石、石英、云母可以容易辨认出。花岗岩中二氧化硅的含量为65—75%,所以经风化后,相对容易形成砂岩。
第三章 侵蚀性海岸沉积环境及沉积特征
我们通常所说滨岸相都是指海岸砂丘、后滨、前滨、临滨亚相完整的沉积性海岸。前面第一章中,关于沉积性海岸沉积环境及沉积特
征已经做了相应介绍和总结。这里,把侵蚀性海岸沉积环境和沉积特征作为一章,单独总结概括。 第四纪冰川后期海面上升,海水淹没了沿岸山谷和河口,形成岬角、港湾相间的曲折岸线。这种海岸形态与地质构造因素有关。在这类海岸上,因波浪折射,岬角岸(凸岸)段波浪能量辐聚,而港湾岸(凹岸)段波能相对较小, 产生岬角岸段侵蚀、港湾岸段堆积的侵蚀-堆积相间的海岸地貌。实习期间,我们一共观察了两处侵蚀性海岸,分别位于鸽子窝公园和老虎石公园。
鸽子窝公园又称鹰角公园,由于地层断裂所形成的临海悬崖有一巨石形似雄鹰屹立,故名鹰角石。该石高20余米,过去常有成群的鸽子或朝暮相聚或窝于石缝之中,因此得名鸽子窝。公园北侧的大潮坪是亚洲第一大潮坪。
鸽子窝公园的基岩海岸,前滨不完整,其基岩为石英岩。石英岩是一种变质岩,是由石英组成的浅色粒状岩石。一般为块状构造,粒状变晶结构。由砂岩和硅质岩经区域变质作用重结晶形成。观察点处的石英岩,石英含量大约在95%以上,且致密,抗风化。在距离基岩5—10米处发育砾石滩。这是由于海洋的剥蚀作用形成的。砾石中,
2—10cm 的中砾约占90%,40—80cm 的粗砾约占5%。砾石搬运的距离很短,分选差,大多呈尖棱角状。在基岩上,可见表面风化现象和解理。基岩上解理的存在,加剧了海水对基岩的破坏作用。
在潮间带的砂质沉积上,我们观察了三处波痕。第一处为典型的不对称波痕,波长约5cm ,波高约1cm ,沿南北向延伸。第二处也是不对称波痕,波长约4cm ,波高约1.5cm ,沿东西向延伸。第三处接近对称波痕,波长约4cm ,波高约1cm ,沿东西向延伸。不同的波痕体现出不同的水动力条件。对称波痕表明此处为双向水流。不对称波痕,坡度较缓的面是迎水面,坡度较陡的面是背水面。
观察的第二处侵蚀性海岸位于老虎石公园。此基岩海岸的基岩为花岗岩。花岗岩是深成酸性侵入岩,结晶程度高,石英、云母、长石清晰可见。基岩无尖角,比较圆滑,可见较大的断裂面。这些较大断裂面是受海水磨蚀、淘洗而成的。且花岗岩本身抗风化能力较弱。老虎石公园的海岸,后滨及部分前滨已经缺失,所处环境的水动力条件较弱。
对于沉积性海岸的形成和侵蚀性海岸形成的不同条件,除了之前叙述的与海岸形态有关,即凸岸侵蚀,凹岸沉积以外,还与波浪、潮汐、沿岸流有关。如沿岸流能携带搬运一些物质,当其绕过凸岸后,其搬运能力减弱,携带的物质便发生沉积。此外,基性海岸的基岩本身岩性不稳定,长时间受风化作用、剥蚀作用的影响,海岸有可能发生变化。例如这里的花岗岩,含二氧化硅含量高,又容易风化,所以将来可能形成砂岩。
第四章 总结
此次暑期秦皇岛地区地质实习给我留下很深的印象。通过实习,我获得了很多在课堂里无法获得的认识和体会。
略
参考文献
略