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北京大学地球与空间科学学院05级学生野外地质实习报告

发布时间:2020-03-30

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  一、前言

  1、实习目的

  本次的野外地质实习针对北京大学地球与空间科学学院05级学生。

  这是一次地质启蒙教育,是一次重要的认识实习,重点要理解基本的地质概念,了解基本知识,学会基本技能。通过短期的野外实习对地质学研究的主要内容和特点有一个比较全面的了解;通时通过实习巩固学过的《普通地质学》的课堂内容,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,提高对地质科学的兴趣;同时充分认识到地质实践对地质科学的重要性。

  2、北京概况

  北京位于华北平原的西北边缘,北接滦平、丰宁、赤县和承德等县;西临怀来、涿鹿等县;南临涞水、涿县、永清、固安、廊坊及天津市的武清等县、市;东与大厂、香河、三河、兴隆和天津市的蓟县为邻。东南是一块缓缓向渤海倾斜的平原,称北京平原,其形状很象一个向群山丛中突出的海湾,故有“北京湾”之称。北京城座落在北京湾的西南隅。

  北京市南起北纬39度28分,北到北纬41度05分,西起东经115度25分,东至东经117度30分,南北横跨纬度1度37分,东西经度相间2度05分。北京地处中纬地带,气候具有明显的温暖带、半湿润大陆性季风气候。形成的带性植被类型为暖温带落叶阔叶林。

  北京市地势西北高,东南低。西北部山脉绵延,山峰林立,其中海坨山海拔2334米,为全市最高点。地貌呈明显的层状结构,山区河流多为成型河谷,主要河流有永定河,潮白河,温榆河,洵河和拒马河。

  北京有悠久的历史,很早就有人类居住,曾发现举世闻名的北京猿人化石和山顶洞人遗址。全市面积16807.8平方公里,辖九县十区,人口达1000多万,是仅次于上海的全国第二大城市,全国的政治、文化中心,也是全国的交通运输枢纽。

  3、实习路线

  本次实习共有五条路线。

  6月25日:灰峪村口的采石场-->灰峪村北西向一山坡-->灰峪东山腰处-->灰峪东山梁处

  及从军向北,向西远眺-->军庄火车站南,铁路剖面-->铁路隧道附近6月26日:军庄以西,永定河边的陈家庄-野溪附近-->下苇甸村西公路边-->河东铁路东面-->铁路隧道北口一带6月27日:昌平一号隧道-->龙山顶-->十三陵水库6月28日:房山区石花洞6月29号:周口店山口村东侧-->羊屎沟口-->东山口花岗岩采石场

  附:交通位置图

  二、地层

  北京的地层发育比较齐全,除缺少震旦系、上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、三迭系及上白垩统外,其它地层都有发育,总厚度达六万米以上。

  1、元古界

  北京的元古界缺失下元古界,中上元古界分布很广。

  元古界的特点是在古老变质岩系之上发育的第一个盖层,是一套巨厚的、完整的、没有变质的沉积岩系。底部下部岩性以碎屑岩(砾岩、砂岩、页岩)为主,夹有白云质灰岩及火山岩(安山岩、玄武岩),中上部以化学岩(白云质灰岩、页岩等)为主,夹有少量的粉砂岩。

  (1)青白口系(Zq)

  [1]下马岭组(Zqx)

  本组特点是浅海相灰色,、黑色、黄绿色粉砂岩——页岩组成频繁、明显的沉积韵律。岩性变化较稳定。沉积厚度116-458米,由东向西有逐渐增厚的趋势,青白口以北最厚。

  [2]长龙山组(Zqc)

  本组底部为含砾粗石石英砂岩;下中部为灰白色薄——厚层石英砂岩(局部为长石石英砂岩),夹黄绿色页岩及粉砂岩,交错层理发育;上部为黄褐、灰绿色薄——中层含砾铁质石英砂岩及石英砂岩与粉砂岩互层含海绿石;顶部为暗紫、灰绿及黄绿色页岩。与下马岭组假整合在不同层位上。厚约20-191米。

  [3]景儿峪组(Zqj)

  本组底部为石英粗砂岩(含灰岩角砾),呈现沉积间断特点;下部为灰色中至厚灰层岩或白云质灰岩;中部为黄绿色薄层泥灰岩或白云质泥灰岩夹灰色灰岩透镜体

  ;上部为灰白、灰黄、紫红、黄绿色薄层板状泥灰岩、白云质泥灰岩,致密细腻,具有泥质条带及缝合线构造。厚约76-204米。

  2、下古生界

  北京的下古生界岩性基本稳定,厚度不大,化石不够丰富,代表一种典型的稳定浅海沉积。本区只有寒武系和中、下奥陶统,而上奥陶统及志留系(与华北广大地区一样)都不存在。

  下古生界主要岩性为砂岩、页岩、豹皮灰岩、泥质条带灰岩、竹叶状灰岩、鲕状灰岩和纯厚石灰岩等,总厚约1600余米。

  (1)寒武系

  下分三个统;

  (1.1)下寒武统

  [1]昌平组即府君山组

  本组主要由豹皮灰岩、白云质灰岩及白云岩等碳酸盐岩石所组成。

  岩性横向变化大,厚约13.5到95米。

  [2]馒头——毛庄组

  本组下部为角砾状泥灰岩,含角砾泥灰岩;中部为紫红色页岩夹砂质页岩,泥质白云岩与白灰质灰岩;上部为紫红色砂质页岩、页岩及绿色页岩,夹薄层细粒结晶灰岩。与昌平组(府君山组)为整合接触,但局部有沉积间断。厚约50-185米。

  (1.2)中寒武统

  [1]徐庄组

  本组以鲕状灰岩为主,可划分为五个沉积韵律。每个韵律起始于细砂岩,经鲕状灰岩与细砂岩或泥质条带灰岩互层,到大量的巨厚层鲕状灰岩出现结束。厚约60-100米,与下浮地层整合接触。

  [2]张夏祖

  本组下部以泥质条带泥灰岩夹页岩为主,有部分鲕状灰岩,上部则以巨厚层鲕状灰岩为主,组成一个沉积旋回,其中下部又可细分为四个韵律,每个韵律起始于页岩,随之钙质增高,出现泥质条带泥灰岩与页岩互层,韵律之末,出现了鲕状灰岩与泥质条带灰岩互层。厚约33-267米。

  (1.3)、上寒武统

  [1]崮山组

  本组下部为灰色泥质条带灰岩,鲕状灰岩,条带状结晶灰岩夹竹叶状灰岩。上部为紫红色粉砂纸条带灰岩、鲕状灰岩、结晶灰岩、泥质条带灰岩夹竹叶状灰岩及少许钙质粘土岩。厚约59米。

  [2]长山组

  以绿灰色泥灰岩、浅灰色泥质条带灰岩及竹叶状灰岩为主,下部有时夹少许灰绿色钙质粘土岩;底部为浅玫瑰色细晶白云岩夹竹叶状灰岩、竹叶状砾石,具有紫红色氧化圈。厚约29米。

  [3]凤山组

  本组上部为灰色中层含白云质灰岩、厚层泥质条带灰岩夹竹叶状灰岩及黑灰色薄板状灰岩;下部为灰色巨厚层泥质条带灰岩,局部含白云质,夹大量竹叶状灰岩,底部见紫红色含云母铁质条带。厚约79-97米。

  (2)奥陶系

  北京只有下奥陶统和中奥陶统,与华北广大地区一样都缺少上奥陶统。

  (2.1)下奥陶统

  下奥陶统与凤山组呈整体接触关系。

  [1]冶里组

  本组下部以浅灰、灰白色巨厚层细晶灰岩为主,其底部为花斑状白云石化微晶灰岩,上部为深灰、灰黑色中——厚层灰岩,夹浅黄色含白云质条纹灰岩、竹叶状灰岩及钙质灰岩。厚约46-93米。

  [2]亮甲山组

  本组下部为灰黑色厚层——巨厚层含燧石条带或团块灰岩夹中层泥质条纹灰岩、竹叶状灰岩及少量白云质灰岩、页岩;上部以灰黑色中层白云岩、含灰质白云岩、粘土质白云岩为主,普遍含燧石团块或燧石条带,其上多为玫瑰色燧石,其下多为黑色燧石,顶部白云岩局部为角砾状。厚约168-252米。

  (2.2)中奥陶统

  3、上古生界

  北京的上古生界包括石炭统(本溪组)、上石炭统(太原组)、下二迭统(山西组、红庙岭组)、上二迭统(双泉组)组成。没有泥盆系和下石炭统。

  (1)石炭系

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  (1.1)上石炭统

  下杨家屯组(太原组)

  本组属海陆交互相,以灰黑、黑色粉砂岩、页岩为主,夹有细砂岩、薄层泥灰岩1-2层。本组为主要含煤地层。厚约38-17

  6米。

  (2)二迭系

  (2.1)下二迭统

  山西组(中杨家屯组)

  本组为陆相碎屑岩发育,下部主要为深灰色粉砂岩,灰色细砂岩夹灰黑色粘土岩、灰色硬砂岩及1-4层砾岩,砾岩中常含钙质结核。含薄煤层。厚约79-321米。

  (2.2)上二迭统

  双泉组

  本组主要为灰绿、紫色凝灰质板岩和粉砂岩,中间常夹一层厚5-8米的灰白、绿灰色砾岩和砂岩。

  4、中生界

  北京的中生界没有三迭系,只有侏罗系和下白垩统。

  (1)侏罗系

  侏罗系中统

  髫髻山组

  以中性为主的火山熔岩及其集快岩、角砾岩与火山碎屑岩互层。与下伏地层九龙山组呈不整合或假整合接触,与九龙山以前地层均为不整合接触。厚约3000-4000米

  附:各层的信手剖面图及素描图

  三、岩浆作用及岩浆岩

  北京的岩浆岩分布很广,在漫长的地质历史中,发生许多岩浆活动,包括各种形式的喷出活动和侵入活动。不同时期的岩浆岩成分不同,加上产状各异,使其岩浆岩不论从化学成分到矿物组成上,都有很大差异,因而形成了各种各样的岩浆岩。

  1、侵入岩

  根据岩体的接触关系、地质构造对岩浆岩的控制因素、岩体的变质程度等可将北京地区的岩浆侵入活动分为以下几个时期:

  (1)早元古代

  本期的侵入岩主要为超基性岩类和变质基性岩类。

  超基性岩类中包括橄榄岩和辉石岩,多呈北东向小型岩体沿断裂带活片麻理侵入太古代的片麻岩中。

  (2)中、晚元古代

  本期的岩浆活动有侵入和喷出两类。侵入岩体只发现有斜长环斑花岗岩体、四合村辉岩和红石湾辉石岩等。

  斜长石斑花岗岩体沿东西向基底断裂侵入密云群沙厂组的片麻岩中,与片麻理斜切。岩体东西向延长,为一北陡南缓,向南倾斜的不对陈岩脊。岩石的特点是具似斑状结构,钾长石斑晶为卵形,外面包围一圈更长石或中长石。岩体内有棱角状片岩捕虏体。岩体被三次侵入。第一次是斜长环斑角闪黑云母花岗岩,分布于岩体的西部,岩石呈灰色或暗灰色。第二次是斜长环斑黑云母花岗岩,为岩体的主要组成部分,岩石呈红色。第三次是中粒黑云母花岗岩,呈红色;中粒二云母花岗岩,呈米黄色;细粒花岗岩,呈浅色。

  四合村辉石岩体:呈脉状侵入太古代密云群大漕组花岗片麻岩中。岩体主要由二辉岩和橄榄岩两个岩相带组成,但分异不好。岩石蚀变类型主要有蛇纹石化、滑石、蛭石化和绿泥石化等。

  红石湾辉岩体侵入于太古代角闪斜长片麻岩及花岗质片麻岩中的超基性岩体。岩体可分为角闪单斜辉石岩、角闪二辉岩、角闪斜方辉石岩及橄榄辉石岩四个岩相。

  2、喷出岩

  (1)元古代的喷发岩体

  属中、酸性火山熔岩及火山碎屑岩,呈古火山颈相及海底喷发组产出,以火山角砾岩、安山岩及凝灰岩为主。

  (2)早侏罗世南大岭组玄武岩

  是一套经多次喷溢活动形成的玄武质熔岩流。每一喷发层厚度5米至15米不等,但都有底部小杏仁构造带、中部致密块状带和顶部大杏仁构造带等,杏仁体主要为石英、玉髓、方斛石、蛋白石、绿帘石等。柱状节理发育,球状风化明显。

  (3)中侏罗世髫髻山组火山岩

  由一系列中性火山物质构成的砾岩、熔岩及火山碎屑岩互层组成。火山岩系得岩性和厚度变化都很大,岩石组成也较复杂,主要的有辉石安山岩、角闪安山岩及火山角砾岩等。

  (4)晚侏罗世东岭台组火山岩

  本组由一套酸性、中性及偏酸性岩类组成,主要以流纹岩、英安岩及粗面岩为主,并形成相应成分的火山角砾岩和凝灰岩。

  四、变质作用与变质岩

  主要介绍太古代及早元古代的变质作用。

  1、太古届变质岩系

  (1)密云群

  >  北京出露最早、变质最深的岩层,属于中深及深区域变质程度,岩性为各类片麻岩及麻粒岩,普遍受较强的混合岩化作用。

  [1]沙厂组

  岩性以角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩为主。混合岩化发育,主要为阴影状、条带状,其次为星占状。

  [2]大漕组

  岩性以黑云斜长片麻岩为主,夹大量花岗片麻岩,角闪斜长片麻岩、角山岩和斜长角闪岩等,且纵向和横向变化较稳定。

  [3]阳坡地组

  岩性以黑云斜长片麻岩、角斜片麻岩为主。纵向变化较大,横向变化较小。

  密云群的三组从下到上,变质程度由深变浅、混合岩化由强到弱。各组段之间均为连续过渡的接触关系。

  (2)张家坟群

  为一套以片麻岩、片岩为主,下部含较多的石英岩、大理岩的浅变质岩石。属浅、中深区域变质

  [1]石城组

  岩性以黑云母石英片岩、黑云角闪斜长片麻岩、花岗片麻岩夹石英岩为主。

  [2]椴树梁组

  岩性以石英岩、大理岩为主,还夹有板岩和片岩,最底部的局部地点可见厚3至4米的底砾岩。

  [3]山神庙组

  岩性主要有为黑云母石英片岩,黑云母斜长石片麻岩及角闪斜长片麻岩。

  [4]宋营子组

  岩性以黑云母斜长片麻岩、黑云母角闪斜长片麻岩为主。

  张家坟群变质程度浅,原岩成分由泥砂质——硅质——钙质——泥砂质——泥质,构成一大沉积旋回。反映当时地壳运动频繁,海水逐渐加深又逐渐变浅的沉积环境。

  2、元古界变质岩系

  元古界的特点是在古老变质岩系之上发育的第一个盖层,是一套巨厚的、完整的、没有变质的沉积岩系。底部下部岩性以碎屑岩(砾岩、砂岩、页岩)为主,夹有白云质灰岩及火山岩(安山岩、玄武岩),中上部以化学岩(白云质灰岩、页岩等)为主,夹有少量的粉砂岩。

  (1)长城系

  下部以碎屑沉积岩为主,由石英岩、杂色页岩过渡到灰岩;中部为石英岩、硅质白云质灰岩夹安山熔岩及火山碎屑岩;上部为碳酸盐岩。

  [1]常州沟组

  主要由砾岩、长石石英砂岩及石英岩组成,

  五、地质构造

  北京大地构造处于华北地台中部——燕山沉降带的西段。在漫长的地质历史中经过大幅下降接受巨厚沉积又产生剧烈的造山运动。伴随着地壳运动的发展,褶皱变动与断裂变动广泛发育。

  1、灰峪向斜

  2、龙山断层

  3、昌平一号隧道两组剪节理

  六、外动力地质作用

  1、永定河上游河曲

  2、石化洞

  3、龙山风化

  七、地质简史

  1、太古代和早元古代

  这是地壳最古老的一段历史。也是地壳活动最强烈的阶段,地球表面的岩石圈、水圈、大气圈已经形成。从岩相和地质构造可知,前期以巨大,急剧的沉降为主,整个地区被海水侵漫,接受了大量的沉积物,可能还有大量火山喷发物的堆积。而后期以显著的隆起占优势,伴随着沉积物受强烈的褶皱和断裂,大规模的岩浆侵入以及由于强烈的构造变动和岩浆活动而引起的显著变质作用和混合岩化、花岗岩化作用。结果形成褶皱的变质基地岩系。太古代末的一次运动之后,海底抬升为陆地,经受长期的风化剥蚀和夷平作用,因而北京缺失下元古界。到了早元古代末又发生过一次强烈的构造运动。地

  你正在浏览的实习报告是北京大学地球与空间科学学院05级学生野外地质实习报告 壳主要由各种片麻岩、混合岩、片岩和大理岩组成,形成了很多矿产。没有发现古生物化石遗迹。

  2、中——晚元古代

  这个时期以巨大的下降运动及早期局部地区伴随有海底火山喷发活动为特征,并形成很厚的海相沉积岩和局部的火山岩层。地质作用很少,岩浆活动微弱且范围不广。到万元古代末期没,北京和华北广大地区一起变为相对稳定的古陆。

  生物界主要由微古植物和迭层石组成。化石成为鉴定地层的重要依据。

  3、早古生代

  寒武纪的生物大爆炸,海生无脊椎动物繁盛,各种化石得到大量保存。寒武纪至中奥陶世,大部分地区沉没于海底,形成了广阔而稳定的浅海,动物界飞速发展。地壳活动相对微弱,岩相比较稳定。早寒武世海侵开始,形成以泥质和碳酸盐为主的沉积。中奥陶世,海侵达最大规模,形成代表浅海相的由浅水至深水的碳酸盐岩相沉积。总之,海水由浅到深,沉积环境由动荡到比较宁静,依次形成紫红色页岩,鲕状、竹叶状及块状石灰岩、白云质石灰岩等沉积。

  由于中奥陶世后,华北隆起,长期遭受剥蚀,因而缺失上奥陶统、志留系、泥盆系和下石炭统。

  4、晚古生代

  北京经过近一亿年的隆起和剥蚀,形成凹凸不平的地面,随后是中石炭世频繁的地壳升降运动,残积了铝铁及粗粒碎屑的沉积,继之海水侵浸大陆,形成粉砂质,泥质以至石灰质的沉积。一直到晚石炭世,均为海水时进时退的海陆交互相沉积。

  石炭纪海中各种无脊椎动物发育。陆生植物大发展,森林密布。植物死后遗体被泥沙掩埋形成了煤。一直到早二迭世前期。到后期,气候变干,植物衰退,形成内陆盆地的碎屑沉积。

  晚二迭世有微弱火山喷发,形成含火山碎屑以砂质为主的沉积。

  石炭二迭纪是地质历史上第一个重要的造煤期。

  5、中生代

  三迭纪北京没有沉积。进入侏罗纪后,早侏罗世又是一个重要的造煤期。

  侏罗世裸子植物达到繁盛,真蕨类仍十分繁荣。爬行动物发生。

  北京经历了二迭纪末的构造变动后又经过三迭纪长期的剥蚀,进入早侏罗世,在低洼地区沉积了厚度不等的砂页岩相。地壳活动增强,有间断性的火山喷发。之后,形成了许多短陷盆地,盆地中接受了周围高地带来的泥沙、砾石,在潮湿而温暖的气候下又是一个利于植物大量繁殖的时期。这就是地质历史上第二次重要的造煤期。

  进入晚侏罗世,在早期岩浆活动以酸性喷发为主,形成一套流纹岩、英安岩、流纹质火山碎屑岩夹安山岩等沉积物。

  早白垩世,一方面断裂升降,一方面是酸性岩浆的大规模侵入活动。这是北京重要的内生成矿时期。

  从zhong侏罗世到早白垩世期间曾发生不止一次构造变动,因为中上侏罗统之间,上侏罗统与下白垩统之间及下白垩统与上覆第三系之间的一系列角度不整合。这次构造形成了强烈的褶皱、断裂和大规模岩浆侵入岩体以及伴随构造变动而使北京大部分地区抬升,构成了今日山脉的雏形。

  6、新生代

  这个时期哺乳动物和被子植物大发展,构造变动很强烈。

  我国现代的地貌轮廓在中生代末就基本定型。

  第三纪末,北京地区普遍上升,在广大地区形成了侵蚀基准面。

  第四纪地壳运动相对稳定,出现了人类。出现了著名的北京猿人,以及之后的山顶洞人。开始进入人类历史时期。

  第四纪发生了地史上最近的一次大规模冰川活动。

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