南地區地質認識實習指導

第一章 實習區概況

實習區主要位於淮南市境內，恰好在我國南北地理、地質分界線上。其地質特徵雖屬華北類型，但又有其特殊地方。因煤炭資源豐富，更由於早期三胚層動物化石—“淮南蟲”的發現而蜚聲海內外，引起國內外地質界的重視。因而地質研究程度較高，資料也很豐富，為認識實習提供了良好的條件。

實習區地處北緯32゜40´，四季分明，年平均氣温16℃，年平均降雨量為969毫米，屬大陸温帶半濕潤季風氣候區。

這裏農業南北特色兼有，南稻北麥，東果西蔬，種類繁多，更有“八公山豆腐”為之一絕，人稱“走千走萬，不如淮河兩岸”。工業以煤炭開採、電力、化工為主，是聞名中外的能源城市。

區內淮南鐵路橫貫市內，東接津浦，西連京廣，北上京九，南下皖贛。水路、公路交通也很便利。

市內總面積2121平方公里，人口180萬。淮河自西向東橫貫市內。淮河以南為丘陵山區，八公、舜耕、上窯“三山鼎立”，海拔多在200米以下，最高峯為八公山區的白鶚山，海拔242 米。淮河以北為黃淮海沖積平原，地勢平坦，海拔20—40米。

從現在起，讓我們以一個未來地質學家的眼光去觀察和認識淮南這塊美麗的山水，探索其中的地質奧祕。

第二章 野外礦物巖石的觀察和認識

第一節 基本方法

瞭解地球的物質組成，是從認識礦物巖石開始的。

礦物巖石的野外識別能力，是地質工作者的一項基本功。

目前地球上已被發現的礦物總數已達3300餘種，我們在課堂實驗室內所見到的還不到1%，如此多的礦物如何才能辨認過來？其實與人類關係密切的僅200餘種。其中長石、石英、橄欖石、輝石、角閃石、雲母、粘土礦物、方解石等是常見的造巖礦物，它們佔了地球上礦物總量的90%以上。其餘如硫化物、氧化物、鹵化物等一般少見，只是在一定區域、一定地質時代、富集到一定程度形成金屬或非金屬礦產。

在野外，礦物是組成巖石的基本單位。它們的分佈並非雜亂無章，而與地球的演化密切相關。它們隨着區域、 地質時代的不同有規律地分佈。在巖石圈範圍內，巖漿巖、 變質巖佔總體積 的95%，沉積巖僅佔5%，主要分佈於5 km以上的範圍內，但卻涵蓋了大陸面積的70%，海底幾乎全部為沉積物覆蓋。而沉積巖中，碎屑巖、 碳酸巖鹽、 粘土巖共佔總量的99%，其它可燃有機巖、 硅質巖、 鐵質巖、 鋁質巖及鹽類僅佔很少比例。

淮南地區太古界為變質巖，從上元古界起主要為沉積巖。

瞭解了這些，在野外就可以心中有數了。運用學過的礦物巖石的知識和方法，在不斷的實踐中積累經驗，就會認識越來越多的礦物和巖石，識別能力會愈來愈強。

在野外，除了掌握巖石的基本知識和識別方法外，還可藉助一些簡單的工具：如錘子、 放大鏡、小刀、5%的稀鹽酸等。

觀察時，首先要用地質錘敲開巖石的新鮮面再進行其它工作，否則其風化表面會使觀察產生錯誤的認識。

用小刀可以區分硬度為6級上下的礦物，如方解石和石英。如遇石膏和滑石，指甲刻劃即可識別。礦物之間相互刻劃可判斷他們相對硬度大小。

一般放大鏡可將巖石中細小的礦物顆粒放大10倍，能夠觀察其成分、結構等。

用稀hcl可以區別方解石與其它礦物。

實地觀察時，首先映入眼簾的是巖石的顏色。對巖石顏色的描述十分重要。一般地説，巖漿巖和變質巖的顏色往往與其暗色礦物（如橄欖石、輝石、角閃石、黑雲母等，它們都是含有fe2+的硅酸鹽礦物）含量有關。含量愈高，顏色愈深。巖漿巖從超基性巖至酸性巖顏色逐漸變淺，就是暗色礦物含量漸少，而長石、石英等淺色礦物含量漸高的緣故。因此在觀察巖漿巖、變質巖的過程中，對顏色的正確描述有助於巖石類型的識別。而沉積巖中，深色巖層系因其富含有機質所致，如淮南地區石炭、二疊系含煤巖層多為灰、深灰色。它們往往代表還原、濕潤條件下的產物。而常見於巖漿巖、變質巖中的暗色礦物極易風化分解，難以出現在沉積巖中。紅色沉積巖層多含有fe3+，是氧化、乾燥條件下的產物，如淮南地區上二疊統石千峯組的紅色砂巖，這就可以解釋為什麼晚二疊世後淮南地區再也沒有煤的形成。

接下來利用手中的工具觀察巖石的礦物成分、結構、構造現象。沉積巖中，還要注意古

生物化石的觀察。

野外巖石在縱向上、橫向上會發生變化。觀察時應注意上、下、左、右追索一下，觀察它們的變化。這樣才能全面認識巖石及其組合特徵。

觀察內容應分項逐條記錄在筆記本上。

第二節 淮南地區的礦物與巖石

一、沉積巖的觀察和認識

在野外，沉積巖一望無際的層狀分佈是最易辨認的。單個巖層厚度大小不一也是沉積巖應描述的特徵：

巨厚層 >2m

厚層 2—0.5m

中層

０.５—０.１m

薄層

０.１—０.０１m

頁薄層

<０.０１m

1. 碎屑巖的觀察和認識

開始之前，可找一些建築用的沙粒,用放大鏡觀察。練習看看它們的礦物成分、大小、磨圓度、分選性等。

碎屑巖有兩種結構組分，一是碎屑顆粒，主要為石英，其次為長石、白雲石、巖屑等。二是膠結物或基質（圖2—1）。未經膠結的碎屑稱為“沙”。

打下一塊新鮮標本，先觀察碎屑，確定其成分、含量、分選性、磨圓度等， 再觀察基質或膠結物的成分、含量、膠結方式。然後考慮命名。最後還要觀察沉積構造、古生物情況。

碎屑巖命名採用成分+結構的原則。

碎屑中某礦物成分含量在５０％以上，即可以其命名。但長石或巖屑若含量超過25% 即可命名為長石砂巖或巖屑砂巖。實際上它們非常少見， 分佈的最廣的還是石英砂巖。為什麼？同學們可獨立思考這個問題。

碎屑粒度大小標準為：

礫

>2mm

粗砂　2—0.5mm

中砂　0.5—0.25mm

細砂　0.25—0.1mm

粉砂　0.1—0.01mm

某一標準粒度的碎屑佔５０％以上即可以此命名。

例：淮南謝橋下二疊統下石盒子組７煤層底板砂巖描述

灰色，中厚層；

碎屑礦物成分主要為石英，含量75%以上，次要成分為長石、巖屑、 炭屑等，共佔15%；

粒屑大小在0 .8—0. 3mm 之間 ，含量共佔70%以上，主要為中粒碎屑；

碎屑多為次稜角——次圓狀，分選中等；

膠結物主要為泥質，孔隙式膠結為主，次為接觸式；基質含量少，主要為泥質、粉砂。

單斜層理髮育，上部見波狀層理。

向上為細砂、 粉砂巖，粉砂巖中可見植物碎屑化石。

定名：中粒石英砂巖

在野外，碎屑巖常形成山脊或突兀地面，抗風化能力較強，表面無水溶蝕痕跡，除鈣質膠結者外，滴酸無反應。更重要的是經常使用手中的放大鏡，從結構的觀察中很容易與其它巖類區別。

2. 碳酸鹽巖的觀察和認識

碳酸鹽巖主要為石灰巖、 白雲巖。在野外，用小刀和稀鹽酸很容易認識和區別它們。

石灰巖主要礦物為方解石，但其結構組分也可分為兩部分：泥晶基質與顆粒。特殊情況下還有生物形成的架狀結構，如淮南地區的疊層石灰巖。碳酸鹽巖中的顆粒不是巖石風化的產物，而是沉積過

程中由於機械的、 化

學的或生物作用形成

的，如粒屑、 鮞粒、生物屑、藻團等。顆粒含量50%以上者可定為顆粒石灰巖，如：竹葉狀（礫石）石灰巖、鮞粒石灰巖、生物碎屑石灰巖。一般顆粒含量高，沉積時水體能量高。泥晶含

量50%以上者稱泥晶 圖2—2鮞粒石灰巖

石灰巖，反映較為平靜的水體環境。

例：中寒武統張夏組鮞粒石灰巖的描述

灰色，厚層狀；

主要礦物成分為方解石，滴稀鹽酸劇烈起泡；

鮞粒結構。鮞粒圓球狀，大小均勻，一般粒徑1mm左右，含量60%；顆粒中含生物碎屑，主要為三葉蟲，軟體動物，約佔10%；

亮晶方解石膠結，含量30%。水動力強，無泥晶基質。

定名：亮晶鮞粒石灰巖

白雲巖由白雲石組成，它們主要為白雲石交代石灰巖而成，故多為晶粒結構，放大鏡下能觀察得很清楚。若沉積時交代，則形成於乾燥氣候下，與鹽類共生，故少見生物化石。

碳酸鹽巖易與水作用，表面溶蝕溝槽十分發育。特別是白雲巖風化面上的“刀砍”狀構造常是白雲巖的重要識別標誌，其成因系白雲巖在構造作用下破裂，在地下水作用下沿裂隙沉澱方解石，表面上方解石較白雲石易風化，形成“刀砍”狀。

在地下，碳酸鹽巖是重要的含水層。

3. 粘土巖的觀察和認識

粘土巖的礦物主要為高嶺石、蒙脱石等。顆粒一般<0.001mm，電子顯微鏡下才能看到它們，故稱泥質結構。其中層（頁）理髮育者稱頁巖，不發育時稱泥巖，未固結者稱粘土。

粘土巖在野外較易辨認，其巖性鬆軟，易風化，常形成低窪地形而被掩蓋。如羅山南側窪地就是青白口系劉老碑組頁巖風化侵蝕後形成的。

粘土巖由於含雜質不同呈黃、綠、灰、紅等顏色，如煤系地層中頁巖因富含碳質呈黑色，有時可稱碳質泥（頁）巖，上二疊統石千峯組頁巖因含fe3+ 呈紫紅色。

二、變質巖的觀察和認識

羅山以南山餘家出露有上太古界的變質巖，巖性為角閃斜長片麻巖。暗色礦物為角閃石，含量40%，淺色礦物為斜長石，佔60%。粒狀變晶結構，片麻狀構造。具一定程度混合巖化，脈體主要為長石和石英，晶體粗大，呈脈狀、腸狀分佈（圖2—3）。

其同位素年齡值為27億年，形成於晚太古代，原巖系基性、中性火山巖、火山碎屑巖、沉積砂巖等經區域變質作用而成。其中發現有來自宇宙的塵粒，表明太古代地外星體的撞擊在地球演化過程中曾起重大作用。長英質脈體的腸狀曲折表明變質作用的同時經歷了多期次的褶皺。太古代時，地殼厚度較現代薄，地殼變動、巖漿活動、變質作用強烈。直到太古代末，地殼活動減弱，華北地區才形成相對穩定的地核，逐漸形成穩定的華北陸塊。

在野外，劈理、片理、片麻理髮育的變質巖常被初學者誤認為沉積巖。請注意以下區別：

1.前寒武紀特別是太古代、早元古代的巖石 圖2—3混合巖化中腸狀脈體

多已變質，時間愈早變質程度愈高。

2.用放大鏡仔細觀察其結構。變質巖為晶粒（即粒狀、纖狀、片狀等變晶結構） 與沉積巖的碎屑、生物等結構明顯不同。

3. 角閃石、輝石、黑雲母等暗色礦物一般不會出現在沉積巖中。其在風化過程中易初分解，難以保存。山餘家變質巖半風化層中，顏色變淺，結構疏鬆，就是角閃石先被風化的緣故。

第三節 建築石材的觀察和認識

本節和下一節的目的主要是補充實習區巖石礦物類型的不足。如時間允許或雨天不能出野外均可進行這方面的工作。另外，也可以在學習者閒暇時不經意的學習和觀察提供一點幫助，以豐富學習者礦物巖石學知識。

巖石由於堅硬、耐久，被廣泛應用於建築業。其中色澤豔麗者被做為裝飾材料。它們經拋光加工後，其礦物形態、結構、構造更加典型、清晰，利於初學者的觀察與學習。

三大巖類符合條件者均可作為裝飾材料。

校內電氣工程系樓外用裝飾材料為灰色石灰巖，其白色花紋系巖石破裂後地下水的沉積作用所形成的方解石充填而成。方解石脈成網狀、 枝狀或羽狀，這在野外司空見慣，但加工後猶如李斯小篆拓帖，頗有情趣。內廳正面牆面為矽卡巖，系中酸性巖漿巖與碳酸鹽巖接觸交代形成的變質巖，綠色礦物為綠簾石，深綠色為綠泥石、透輝石，淺色者為硅灰石及少量石英等。天井內的假山為石墨石英片巖。

校門用料為白色大理石，底部為紅色疊層石灰巖。疊層石原為圓柱狀，石材切面與柱體垂直。

家屬區綜合樓內廳牆壁為大理巖，其黑色條紋系原灰巖泥質條帶變質所致。廳柱為介殼石灰巖，幾乎全部由瓣鰓類殼堆積而成。東門體育活動中心的外柱裝飾材料系 類石灰巖，淺黃色可能因為輕微大理巖化使灰色褪色所致。其含 數量之多，個體之大，在國內甚至世界上都是罕見的。一般 類個體多在2mm以下，而石材中的個體最大超過35mm。 類是劃分石炭二疊系地層的重要化石。因此，這種石料的科學價值要遠遠高於它的實用價值。

立交橋南側路西金聯城市信用社的外牆用料為片麻巖，台階為花崗巖。片麻巖的片麻狀構造和花崗巖的塊狀構造形成了鮮明對照。

花崗巖在裝飾石材中用量最大，一是因暗色礦物（角閃石、黑雲母）含量高低、長石種類變化、晶粒大小不同形成如白、灰、紅、綠等多個花色品種，二是由於分佈廣，產量大，價格低廉。

輝石巖、輝長巖因其暗色礦物含量高顯示莊重的黑色而被廣泛利用。

其中最昂貴的裝飾材料當屬拉長巖，為基性巖漿巖一種。拉長巖由拉長石組成，系斜長石一種，為ca、na長石的類質同像固溶體，因二者光性不同，反射時產生干涉呈現五彩繽紛的顏色，十分美麗。數千元一平方米的價格只能是銀行、電信部門營業大廳中才能見到。

第三章 淮南地區的地層與古生物

第一節 地層

認識了巖石，還要研究巖石的形成時代和它們的先後順序，這就是地層學。

地層工作的主要內容就是將野外的巖石（層）進行劃分和對比，即根據其巖性、古生物、 同位素年齡等確定其形成時代，並按原有的先後順序，將巖層劃分為不同的地層單位，如年代單位宇、界、系、統等，巖石地層單位羣、組、段等。不同地區地層還要對比, 確定它們時代是否相當。從而建立區域的地層系統。

地層學是地質科學的重要分支，地層工作是一切地質工作的基礎。在研究地質歷史、 生物演化、 構造、 尋找礦產等方面有着重要的作用。淮南地區煤系地層隱伏於新生代鬆散層下，而淮南煤田卻是從地面地層研究，特別是石炭系含 地層的研究而發現的。

地層的野外觀察包括：巖性、 古生物、 厚度、 地層之間的接觸關係等。

淮南地層與華北地區類似，但又有其特殊性，如猴家山組、 鳳台組、 四頂山組、 壽縣組等都是淮南地區特有的。更因九里橋組中發現世界最早的後生動物化石而聞名於世。

第二節 古生物

一、隱生宙的生物

世界上最早的生物化石發現於32億年前的巖層中，它們是一些原始的菌澡類，屬於原核生物。

元古宙是真核生物的發展時期，主要是一些微觀或宏觀的低等藻類，較難形成化石，故很少能見到它們。疊層石是主要能直接觀察它們存在的標誌.，它們是某些藻類活動的遺蹟，劉老碑組、九里橋組、四頂山組均可見到。

在距今7億年時形成的九里橋組發現的蠕蟲類乃是世界上最早的三胚層動物，它們的出現是動物演化史上的重要里程碑，內臟器官的出現與分化，軀體的分節與兩側對稱，運動器官的出現，表明它們可能是現代動物的祖先。

二、早古生代的生物

最初的生命的出現距今已約40億年，到蠕蟲類的出現經歷了三十多億年的漫長時間，但在距今5億7千萬年的寒武紀初期，短短的時間內，幾乎所有無脊椎門類動物都出現了，被稱為“寒武紀生命大爆炸”，二十世紀最驚人的發現之一的我國雲南澄江縣“澄江動物羣”就是這一壯觀情景的真實寫照。這對達爾文漸變式的生物進化理論是一個嚴重挑戰。

淮南地區的寒武系各種海生無脊椎動物化石非常豐富，並形成生物碎屑灰巖，與前寒武系地層形成鮮明對照。最有特色的生物是三葉蟲，是劃分寒武系地層的重要依據。

三、晚古生代的生物

晚古生代是陸生生物大發展的時期。淮南地區當時處於濱海陸地環境、氣候適宜，剛剛登陸不久的植物形成茂密的森林，為石炭二疊紀煤的形成提供了豐厚的物質基礎。在煤系地層中，各種植物化石非常豐富（圖 3—3）。

科學家們發現，所見到的植物化石莖幹都沒有年輪，意味着它們是四季長青的熱帶植物，這表明包括淮南地區在內的整華北地區石炭二疊紀時應該是熱帶氣候。古地磁測試數據表明當時華北地區的中心部位在赤道附近。現在淮南地區地處北緯33°附近，就是説，在3億多年的時間裏，淮南地區由南向北飄移了三千餘公里。

眾所周知，我國華北地區大型煤礦比比皆是，秦嶺、淮河以南很少見到，這是因為石炭二疊紀時華南、華北不是同一板塊，它們各有自己的演化歷史。石炭二疊時華北為陸地，森林廣佈，因而含煤地層發育，煤層多，煤質好。華南地區則是一片汪洋，海生生物十分繁盛，沉積物多為海相石灰巖，僅短暫時間出現陸地，所形成的煤系地層煤層少且薄，煤質也差，難以進行大規模開採。只是到了三疊紀後，兩板塊才碰撞連接在一起，並形成了秦嶺與大別山。

四、淮河象

淮南地區中生界地層不發育，難以領略中生代興盛一時的恐龍時代的風光。然而淮北平原下的新生界地層中大量哺乳動物和被子植物化石的發現讓人們意識到生物演化進入到新生代。特別是第四系地層中發現了很多象化石。被稱為“淮河象”。現代的象生活於熱帶—亞熱帶的叢林和草原，這表明，淮河流域在過去一百多萬年來曾經有過熱帶—亞熱帶氣候，當時這裏雨量充沛，森林、草原遍地分佈，是各種哺乳動物生存的天堂。如今的淮北平原到處是人類活動的蹤跡，森林、草原消失了，淮河象們早已不知去向。人類現在佔據了大部分的生存空間，野生動植物的分佈範圍愈來愈狹小，這也許是歷史發展的必然結果。但是由於過度開發，環境惡化，地球上每年有近千種的生物正在消失，這種滅絕速度超過了地質歷史中任何一次生物大滅絕。生態系統的破壞導致地質災害頻頻發生，已秧及人類本身。如此發展下去，後果將是災難性的。保護環境，維護生物多樣性，保持生態平衡，實際上就是保護 第四章 地質作用的觀察

第一節 風化作用

在羅山南側山餘家村北小山崗上，有一個完整的風化剖面（圖4—1），自上而下：

a. 土壤層：灰褐色，植被茂盛，厚5—25cm。

b. 淋濾層：棕褐色，主要由粘土礦物組成；富含fe3+ ，板結成塊狀，垂直

節理髮育，厚10—50cm。

c.半風化層：土黃色，暗色礦物已風化，巖石結構尚保存，但已疏鬆。

d.基巖層：深灰色，為上太古界霍邱羣角閃斜長片麻巖。

基巖由角閃石和斜長石組成，風化過程中在h2o、o2、co2等作用下，礦物被分解， k+、na+、ca2+、mg2+等被淋濾，al3+、fe3+不活躍組分殘留原地，分別形成粘土礦物和氧化物。如地處熱帶—亞熱帶雨林氣

候帶，粘土礦物、或 圖4—1山餘家風化剖面

鐵的氧化物會進一步被水解，形成鋁土礦、褐鐵礦等礦產，是提煉鋁、鐵等金屬的重要原料。淮南地處温帶，這種情況較難出現。

沉積巖除了粘土巖，其它巖類都或多或少含有粘土礦物，它們風化後，也會殘餘大量的粘土礦物。八公山、舜耕山的巖石縫隙中、凹地裏都可以見到它們。

風化作用可以形成許多有用礦產，但更重要的是它為人類提供了寶貴的土壤資源，形成人類賴以生存的耕地。但這是一個漫長的地質歷程。1cm厚的粘土層的形成可能需要成千上萬年，但一陣風，一場洪水就讓它們消失。我國人均耕地面積僅是世界的1/4，人口增加、水土流失、荒漠化還在使它不斷減少。究其原因，還是人類過度開發、生態環境日益惡化所致。保護環境，保護耕地，已是刻不容緩，否則，我們的子孫後代將何以為生？

地層中的古風化面常常當作不整合或假整合的標誌，它們代表巖層由沉積轉變為風化侵蝕的過程，造成了地層缺失和不連續，多被解釋為地殼上升的結果。如淮南地區奧陶系馬家溝組和上石炭統太原組之間的鋁土巖和褐鐵礦層，就是中奧陶世後華北地區整體上升，經歷了志留紀、泥盆紀、早石炭世的長期侵蝕風化的產物，直到晚石炭世才開始接受沉積，形成石炭二疊系含煤地層。山餘家霍邱羣與上覆上元古界八公山組之間的不整合面上也有含鐵的古風化面。

第二節 淮河的地質作用

河流地質作用是陸地上最重要的地質作用之一，通過其侵蝕、搬運和沉積作用不斷改造地表形態，形成各種礦產，孕育着人類文明。

淮河發源於河南省桐柏山的白山頭，目前已無法記錄它的原始長度。一一九四年南宋時期，黃河在河南省原陽縣決口，洶湧的洪水攜帶數以萬億噸的泥沙衝入淮河流域，淮河自江蘇江陰以下的河道被淤平，從此淮河失去了入海通道，成了名副其實的“斷頭河”，只得藉助洪澤湖匯入長江。演繹了一幕慘烈的“黃河奪淮”的歷史。於是每每洪水肆虐，危害兩岸百姓，成了有名的害河。解放後，人工開挖了蘇北灌溉總渠，引淮入海，淮河才重新有了自己的入海通道。

淮河自西向東流經淮南市區。在西部鳳台縣城附近由於受到八公山的阻擋，迂迴繞行形成“幾”字型（

繞行中河曲發育，河道狹窄，水深流急，河流以侵蝕作用為主。在茅仙洞附近，位於河流凹岸的八公山由於快速的側蝕作用形成了懸崖峭壁。繞過八公山，河流進入淮北平原，這裏地勢平坦，河道變寬，河水流速減緩，泥沙攜帶能力降低，沉積作用增強，特別是流經八公山侵蝕、搬運的大量泥沙在此淤積，逐漸形成河心灘，導致河流分叉，形成所謂的“二道河”。河流淤積的土地肥沃，適合農作物生長，因而建立了“二道河”農場，每年向國家提供了大量商品糧。

茅仙洞風光綺麗，令人心曠神怡，被道家奉為“清虛仙境”。西漢時茅氏三兄弟在此建觀修道，以後是否成仙不得而知。有一點是真實的，是淮河的地質作用造就了這如畫的風景。隨着侵蝕作用的繼續，河道會逐漸北移，茅仙洞會慢慢消失，，如此發展下去，也許幾萬年、幾十萬年以後，茅仙洞與二道河之間的山體會被侵蝕殆盡，夷為平地，或者形成一個“牛軛湖”，而河道則會“去彎取直”，河水在茅仙洞的位置向東北在八公山鎮附近流向二道河。（如圖4—3），那時，八公山的大部分將不復存在。

河流既是如畫山水的“雕塑師”，又是移山填海的“大力士”。

淮河河牀內沉積物主要是沙，主要由石英碎屑組成，其次為長石、白雲母、巖屑、生物介殼碎片等。分選較好，磨圓程度較高，大小一般在0.2—0.05mm左右，多為細砂 。河漫灘主要為粉砂和粘土。

地史中的河流沉積由河牀沉積及河漫灘沉積組成，碎屑沉積物自下而上由粗變細，形成完整的沉積系列。在河湖密佈或河流入海處，河流淤積形成大量肥沃的土地，森林植被茂盛，是煤形成的有利場所。

第三節 地下水的地質作用

地下水是重要的淡水資源，也是陸地上重要的地質營力，不斷改變地表形態。其形成的巖溶洞穴、石林等亦是重要的旅遊資源。但地下水的地質作用也會造成各種地質災害，如過度抽取地下水引起的地面沉降、巖溶陷落、滑坡、泥石流等。八十年代以來黃淮地區普遍發生的煤礦井筒破裂也和地下水有關，它們都會造成重大經濟損失。

一、.韭山洞

韭山洞位於淮南市東南鳳陽縣宋集鄉境內韭菜山。區內出露下寒武統地層，為一單斜構造，巖層產狀一般為180°∠20°。其原為隱於淮北平原下淮南復向斜北翼東延部分。因受北北東向武店正斷層的影響，西部上盤下降，隱於淮北平原新生代鬆散層下，東部下盤上升得以出露。據測算，此斷層垂直落差在1500米以上。

巖溶發生於毛莊組，灰巖與頁巖互層，節理密集，為地下水活動提供了便利條件。

溶洞全長近1500米，初始時巖溶順着石灰巖層發育，隨着溶洞擴大，下伏頁巖層亦被沖蝕，上覆巖層發生重力垮塌，導致溶洞規模進一步擴大，形成“囊括五嶽” 、“峽谷幽深”等壯麗景觀。洞穴延伸受巖層和節理控制，高低起伏，蜿蜒曲折，瞬息萬變，猶如一個巨大的迷宮。地下水的沉積作用形成的石鐘乳、石筍、石簾、石幔更因其奇特造型引出許多美麗的神話與傳説，讓人浮想聯 進入洞中，遠離塵世的喧囂，猶如到了夢幻般的人間仙境，讓人真切體驗到融入大自然的美好感受。將來，當我們享受富裕的物質生活的同時，應該有一個怎樣的生存環境？這也許是一個有益的啟示。

地下水的地質作用會繼續，溶洞會不斷擴大，最後導致地面塌陷，溶洞消失。但新一輪的侵蝕又會開始，形成新洞穴。只要其它條件不變，這個過程就會永遠進行下去，直到有一天將山體夷平。

溶洞是人類最早的“家”，許多古人類化石就是在洞穴堆積中發現的。淮南地區山區多為碳酸鹽巖，巖溶發育，如上窯東洞山的溶洞，舜耕山洞山的溶洞規模都不小。這裏緊靠淮河，有充足的水源，應是古人類繁衍生息的理想地方。中國古人類學者曾將其列為古人類化石發掘的重點地區，但無所獲，這些珍貴的地質遺產常常是“可遇不可求“的。

二、八公山廟山窪的石芽

石芽發育於寒武系底部鳳台組石灰質礫巖中。巖石礫石成分主要為白雲巖、石灰巖等。與下伏四頂山組巖性相同。礫屑大小不一，稜角狀，無分選、無磨圓，方解石膠結。其成因尚有爭論：有人認為是冰川成因，亦有人認為構造崩塌作用所致。

該處位於四頂山北坡低窪處，流水集中，沿巖層中縱橫交錯的裂隙不斷溶蝕，形成溶蝕溝槽。天長日久，溝、槽寬度、深度逐漸增加，形成石芽地貌。而石林則多是因為原有溶洞坍塌陸續被水沖蝕所致，規模也較此大得多。

第四節 構造作用的觀察和認識

巖層在構造作用下會發生變形，形成斷層或褶曲，原來水平的巖層產狀會出現不同的變化。小的構造現象能夠在野外直接觀察，但區域的、大範圍的構造的觀察比較困難。

結合實習區的情況，在野外可以從以下幾種情況進行觀察：

1.熟悉地層，利用地層的重複、缺失、走向上是否連續進行判斷。

2. 地層產狀的變化及礦井分佈的變化進行分析。例如舜耕山巖層走向近東西，巖層倒轉或直立，而八公山巖層走向北西—南東，傾角一般∠30°，更無倒轉，表現很大差異。顯然二者之間巖層發生變形。

煤礦礦井的分佈與煤系地層的走向有關，例如舜耕山北九龍崗、大通、洞山等礦井東西向，八公山麓李郢孜、謝家集、新莊孜、孔集等北西—南東向，淮北平原上的潘集諸礦井又是東西向分佈。瞭解以上這些，有助於認識實習區的構造特徵。

一、“飛”來之峯舜耕山

舜耕山東起九龍崗，西至羅山，東西走向，全長約18公里。傳説舜帝曾在此山下教民習耕，故名舜耕山。

以泉山為界，舜耕山分東西兩部分。以東山體由寒武、奧陶系組成，其北側曾有九龍崗、大通及洞山煤礦（現均已關閉）。西側出露上元古界及太古界地層，北側並無煤礦。

值得思考的是，東部按正常地層層序。舜耕山以北理應是煤系地層廣泛分佈的地區，洞山市委、工業學院等原本應是礦區所在，可現在並非如此。洞山煤礦見到的僅是煤系地層一部分，200米以下卻是產狀平緩的三疊系紅色砂巖。為什麼？答案就在西部羅山的觀察中。

羅山北坡山腳下見上二疊統石千峯組紅色砂巖。拾級而上山坡上卻是上元古界震旦系四頂山組直接與之接觸，按正常地層層序，其間缺失含煤的石炭二疊系、奧陶系及寒武系，應視為斷層存在。

在羅山南山餘家村後小山崗青白口系八公山組砂巖上沿走向向西望去，舜耕山消失了，西邊李郢孜卻是大小煤礦林立。該地區出露有正是羅山缺失的奧陶系及煤系地層。站在奧陶系灰巖上向東望去，舜耕山猶如一個飛來之峯座落在煤系地層之上。羅山南側的鑽探證實。在太古界片麻巖下存在煤系地層。

種種跡象表明，該斷層為一逆掩斷層，稱舜耕山斷層（如圖4—6）。舜耕山為斷層上盤，是一個由南向北外來的推覆塊體，它由兩個不同的塊體組成，泉山以東為寒武、奧陶系，包括部分石炭、二疊系，故建立了煤礦，但由於斷層所限，煤儲量小，早已採完閉井。以西為太古界和上元古界，但羅山以西斷層上盤被侵蝕殆盡，下盤煤系地層出露，形成煤礦礦區。據測算，在羅山一帶舜耕山山體由南向北的推覆距離應在5000米以上。 在李郢孜賴山，可以見到硅質膠結的馬家溝組灰巖角礫，它是舜耕山逆掩斷層存在的又一標誌。

二、亦逆亦正八公山

八公山組自東南向西北，出露太古界、上元古界、寒武系、奧陶系，地層特徵與舜耕山地區相同，但巖層產狀有很大差別，它們是什麼關係？在壽縣八公山南側珍珠泉附近見有斷層，東西走向，斷層南上盤為太古界片麻巖，北為下盤寒武系。此為舜耕山斷層西延，表明八公山和舜耕山的山體分屬舜耕山逆掩斷層的下盤和上盤。在野外，泉也常常是判斷斷層存在的標誌之一。

一個有趣的現象是：八公山和舜耕山的地理分佈組成一個猶如正在飛翔的大雁。無獨有偶，與舜耕山一樣，八公山亦是“飛”來的外來無根塊體。所不同的是山王集南的八公山體還因正斷層的原因再次位移才到現在的位置。

站在老鷹山向北望去，八公山東北麓北西向分佈的礦井在淮河以北不再出現，八公山山體也在淮河邊消失。經鑽探和物探證實：八公山下XX米處存在一逆掩斷層，斷面向北抬起，於淮河北側出露於100米下新生界鬆散層下的基巖中，這就是八公山消失的原因。斷層走向近東西，與淮河流向大致相同，此斷層稱阜鳳斷層。八公山體處於上盤，向北推覆

斷層在深部與舜耕山逆斷層匯合，形成“疊瓦”狀推覆構造。實際上八公山和舜耕山也是同一巨大推覆構造中的不同塊體。

在朱家窪看了徐莊組砂巖層面構造，向北、向西望去，一片東西向開闊的谷地將八公山分成兩部分。在朱家窪東北約1.5公里的山王鎮附近黃豆山公路剖面，砂巖層面波痕、蟲跡歷歷在目，顯然是徐莊組再現，地層發生了重複，山金家煤系地層也與孔集附近煤系重複。地層重複是判定斷層的重要標誌之一，徐莊組重複原因是山王集正斷層的存在。斷層西從山金家沿山間谷地向東經山王集與阜鳳斷層相交（圖4—5），斷面南傾，南面八公山主體部分為上盤，在下降過程中南移。斷層水平斷距約1500米。

早期，八公山受逆掩斷層影響向北推覆，後期受正斷層作用，山金家至山王集以南山體向南滑移。一逆一正，形成今天的八公山山體態勢。

三、塊體運動上窯山

上窯山位於淮南市東部邊緣，與西部八公舜耕二山無構造上的直接聯繫，但也同樣是外來塊體，只不過非地殼運動所致，而是重力滑覆即塊體運動作用的結果。

上窯山主體由上元古界和下寒武統巖層組成，形成一北西西軸向的寬緩向斜。西南邊緣有殘缺不全的寒武系及煤系地層，受強烈擠壓而破碎或揉皺變形。深部為一勺狀斷層，主斷面傾向南偏西。整個上窯山體處於斷層上盤。

按斷層面傾向，上窯山應來自北北東方向，但現在看到上窯山以北是一望無際的平原，它究竟是從哪裏來的？

上窯山以北的構造單元稱“蚌埠隆起”，與舜耕、阜鳳逆掩斷層同形成於印支運動，由地殼強烈上升、隆起而形成。現在蚌埠附近仍能發現它的蹤跡，山上出露上太古界五河羣和下太古界鳳陽羣，皆為片麻巖、片巖之類的變質巖。其之上的上元古界、下元古界和煤系地層均遭剝蝕。中生代時，上窯地區雖然地勢也較高，但相對於蚌埠隆起，仍有XX米以上的落差，巖層在重力作用下便向南發生塊體滑移。但由於後期構造活動和侵蝕作用，原來高山被侵蝕殆盡或隱於新生界之下，而上窯山有幸得以保存直至今天。實際上它是北部蚌埠隆起的一 重力斷層特徵是其後部表現為正斷層性質，當滑體至地面處受地面阻擋和反作用，其前部又表現出向上逆衝的特徵，並刮帶下伏巖層形成前緣逆衝疊片。這些特徵常將重力斷層誤認為逆衝斷層，衝疊片的出露認為是“構造窗”。上窯塊體前緣二疊系含煤地層並非“逆衝斷層下盤”。否則上窯應具備建立大型礦井的資源條件。鑽探資料證明，上窯地區下盤煤系地層中可採煤層位於地下1000米以下，開採技術條件要求高，目前還難以達到。

四、平原之下是煤海

淮河以北是一望無際的平原。但它不是河流侵蝕作用後期準平原化的產物，而是河流沖積平原，系黃淮沖積平原的一部分。

平原新生界鬆散層之下，埋藏着石炭二疊系含煤地層，煤層多且厚、煤質好，儲量大，且構造簡單，埋藏淺，適於建設大型礦井，現在有潘集、謝橋、張集等特大型礦井建成投產。

石炭二疊紀時，整個華北地區森林密佈，地勢平坦，河流縱橫，在地殼緩慢沉降過程中，沉積了近千米厚的含煤地層。晚二疊世晚期，氣候變得乾燥，沉積了紅色碎屑巖，不再含煤。早三疊世末期，由於華北板塊與華南板塊對接和碰撞，本區受南北向構造應力作用，地殼發生褶皺和上升，阜鳳、舜耕山逆掩斷層也伴隨而生，這就是“印支運動”。地形變得高低不平，剝蝕作用強烈，處於較高部位如蚌埠隆起上的煤系地層被剝蝕殆盡。新生代本區重新下沉，接受沉積，那些未被剝蝕的煤系地層有幸得以保存，形成今天的地 第五章 資源地質與環境地質

人類未來的發展，將遇到人口、資源和環境的嚴重挑戰。長期以來對地球的過度開發和索取，造成了今天的資源短缺、環境惡化。地質工作者的任務，已不是僅僅努力尋找新的資源，還要研究如何合理開發利用資源，保護環境及防止地質災害，保證社會的可持續發展。建立資源與環境的憂患意識，也是新世紀的科技工作者應具備的素質。

第一節 資源地質

一、礦產資源

淮南以盛產煤炭聞名中外，是我國重要的煤炭工業基地。現已探明可採儲量153億噸，遠景儲量444億噸。按現在的年產XX萬噸的開採速度、回採率40%計算，尚可開採幾百年。

含煤地層主要為二疊系下統的山西組，下石盒子組及上統的上石盒子組，含煤38層，可採18層，總厚30餘米，其中單層煤厚可達10米。煤質優良，多屬煤煙中的氣煤、焦煤，是工業煉焦和動力用的優良煤種。

此外，煤層中還藴藏着豐富的煤層氣，即常引發煤礦災難的“瓦斯”，其主要成分為ch4。據測算，淮南地區XX米深度以內的煤層氣儲量約為4000億立方米。

煤層氣是一種清潔能源，合理開發利用既有利於保護環境，又可充分利用有限的地下資源，減少煤礦開採過程中因瓦斯爆炸造成的人員、經濟損失。

淮南地區寒武系地層中含豐富的石灰巖礦產，廣泛應用於建材、冶金、化工等行業。多出露於舜耕山、八公山、上窯山，儲量400億噸。

其它尚有石炭二疊系的粘土礦、寒武系底部的磷礦、震旦系的白雲石礦等。

不難看出，淮南地區的礦產都是沉積成因的。它們都是不可再生的寶貴的地質遺產。

二、水資源

我國是一個淡水資源貧乏的國家，人均淡水資源量僅是世界人均水平的1/4，特別是首都北京，人均淡水資源量僅為世界水平的1/32。我國每年因缺水造成的經濟損失高達2300億元，相當於我國西北五省區1996年財政總收入的10倍。淮南地區由於其特殊地理環境，水資源尚不缺乏，但前景並不樂觀。

1.地面水資源：

淮南市年降水量為969毫米，蒸發量卻有1600毫米，由於地面水體發育，氣候尚不顯乾旱。

地面水體除淮河外，境內尚有茨淮新河、黑河、泥河、窯河等支流流入淮河，還有華家湖、焦崗湖、瓦埠湖、高塘湖等沿淮分佈，此外還有泉山、老龍眼、丁山等小型水庫。水體總面積為180平方公里，佔全市面積的8.5%，淡水總儲量為5.5億立方米。是市區工業和生活用水的主要來源。

2.地下水資源

淮南地區的地下水大致分為三種類型：一是淮河以北平原新生界鬆散層內的承壓水和潛水，分儲於三個沙質含水層（組）中。它們水源充足、水質好，易於開採，宜作生產或生活用水，在遠離地表水體的地方成為重要的水源，儲量約為３７億立方米。二是礦井內排出的石灰巖內、砂巖裂隙中的地下水，它們因水質差不能利用，而且還有污染作用。三是山區石灰巖中的潛水，受斷層控制，常形成泉，人們在此修堤築堰，興建水庫以攔蓄利用，它們在農業生產中也發揮着重要作用。

淮河及其它地表水體是淮南市主要水源，地下水利用不到１％。隨着淮河流域人口逐年增加，經濟發展，用水量激增，加上乾旱，淮南段淮河水流量逐年減少，有時出現斷流。淮河又是我國污染最嚴重的河流之一，雖經治理，形勢依然嚴峻。水的供需矛盾日益突出。如不認真對待，向淮南這樣淡水資源相對豐富的地方出現水荒僅是指日可待。

三、土地資源

淮南市面積2121平方公里，其中丘陵山地300平方公里，水域約180平方公里，耕地150萬畝，人均耕地僅0.8畝。

淮南市是一個典型的礦區城市，七十年代以來，隨着新礦區的拓展，城區面積的擴大，耕地面積不斷減少，還因採礦引起的地面塌陷、煤矸石壓佔、及各種經濟用地，已損失耕地20餘萬畝。反之人口增加了70％，人均耕地由原來的1.5畝減至今天的0.8畝，近年來這種減少還有不斷加劇的趨勢。

土地是不可再生的資源，耕地更是人類賴以生存的基礎。保護耕地，合理開發利用土地，是維護人類生存的基本條件的迫切任務。

第二節 環境地質

淮南市是一個以煤炭、電力、化工為主的工業城市。在創造了巨大經濟效益的同時，也帶來了自然景觀遭到破壞、環境污染、地質災害頻繁發生的負面效應，造成了巨大的經濟損失，制約了經濟發展和人們生活水平的提高，付出了沉重的代價。淮南東部九龍崗、大通的興衰過程正是這一情況的真實寫照。

二十世紀六十年代前，九龍崗、大通的煤炭工業及其相關產業比較發達，是淮南市經濟比較繁榮的地區。六十年代後，煤炭資源枯竭，礦井先後關閉，原來靠開發資源形成的一時的繁榮成了昔日黃花，經濟上一落千丈。礦區大面積塌陷，土地無法開發利用，經濟調整和發展失去重要的支撐點。原有的交通、建築遭到嚴重破壞。更由於自然景觀破壞，生態環境惡化。顯示了一片荒涼和破敗，與繁榮的西部地區形成鮮明對照。這裏的居民生活水平相對較低，居住條件較差，許多人家仍住在五十年代初期建造的低矮平房內，甚至三、四十年代日本人建造的平房內。

九龍崗至淮南站鐵路原為直線，全長８公里，因其位於塌陷區之上影響行車安全，為此國家不得不撥巨資重修一條12公里向北繞行的新鐵路，不僅浪費了大量資金，還侵佔了大量土地。

地面塌陷是地下采礦區域最常見的地質災害。目前淮南礦區的地面塌陷已達10餘萬畝，其中70％為耕地。塌陷區內地下巖土結構、地下水和地表水的徑流系統被破壞，地表起伏不平，雨天積水，晴天揚灰，難以開發利用，多成為廢棄土地。單靠自然界的自我調節能力的恢復將是一個長期的地質歷程。我國東部地區人多地少，許多地方已是寸土寸金。那些因塌陷廢棄的土地不能開發利用，其潛在的經濟損失是難以估量的 。

事實證明，靠開發資源發展經濟的模式並非致富之路，不合理開發不能帶來富裕，環境惡化卻會導致貧窮。

在淮南礦區，每個礦區都有一個數以億噸計的矸石山，它們不僅佔大量土地，還是環境的主要污染源。淮南地區雖遠離沙漠，時不時也會發生飛沙揚塵的天氣，塵源就是矸石山。在風化作用下，會釋放大量有害氣體，如so2、h2s、co2等污染空氣。雨天，流經矸石山的水滲入地下，污染土地和地下水，這些無疑對工農業生產、人民健康會產生危害。 第六章 路線地質

路線一 洞山

實習內容：

1．觀察洞山地區的巖石、地層和古生物，瞭解其沉積環境；

2．練習羅盤的使用，測量巖層產狀；

3．瞭解洞山地區的構造特徵。

思考問題：

1．洞山地區主要巖石類型有哪些？它們形成於什麼時代？生成於什麼環境？對照今天

洞山地區的地理環境，你有什麼認識？

2．洞山地區的地層層序和巖層產狀，反映什麼樣的構造現象？

3．根據淮南地區的區域地層情況，奧陶系之上發育什麼地層？洞山北側理應出現什麼

情況？現在又是什麼情況？這正常嗎？

4．熟悉地理座標系並換算下列方位角和象限方位角，分別作圖表示之。

⑴30° n30°e

⑵e45°s

⑶n30°w

⑷174°

⑸90°

⑹s20°w

路線二 羅山

實習內容：

1．觀察舜耕山斷層；

2．瞭解組成羅山山體的巖石和地層；

3．觀察“淮南蟲”的產出層位，認識疊層石，瞭解寒武紀前的生物特徵；

4．觀察太古界和上元古界之間的不整合；

5．認識巖石風化剖面，瞭解土壤的形成。

思考問題：

1．判斷舜耕山斷層的依據是什麼？

2．舜耕山為什麼在羅山消失？它和西部李郢孜煤系地層有什麼關係？

3．土壤是怎樣形成的？如何理解保護耕地的重要性？

4．結合所看到的風化剖面，如何解釋太古界和上元古界之間的不整合？

5．根據洞山地區和本區的考察，寒武紀前後生物界有什麼變化？

路線三 李郢孜

實習內容：

1．觀察舜耕山逆掩斷層的下盤及賴山斷層角礫巖；

2．認識淮南地區的主要礦產資源；

3．在矸石山認識含煤地層的巖性特徵；尋找化石；

4．瞭解礦區環境。

思考問題：

1．當你站在李二礦南奧陶系馬家溝組的灰巖上沿走向向東再看舜耕山，會得出什麼結

論？

2．煤的形成和什麼有關？寒武紀、奧陶紀會有煤形成嗎？為什麼？

3．如何理解淮南地區石炭二疊紀的植物是熱帶植物？為什麼淮河以南地區很少見到大

煤田？

4．測量石炭系太原組和奧陶系的產狀後，它們是什麼接觸關係？如何解釋這段地質歷

史？

5．根據自己的觀察，礦區環境的主要問題有哪幾方面？

路線四 八公山

老鷹山——廟山窪——朱家窪——黃豆山——鳳台大橋——茅仙洞——珍珠泉

實習內容：

1．練習使用地形圖；

2．認識八公山區地層，不同類型的碳酸鹽巖，尋找化石；

3．測量巖層產狀，並與洞山、羅山地區比較；

4．觀察阜鳳逆掩斷層和山王集正斷層，及其在八公山山體形態形成中的作用；

5．觀察廟山窪的石芽地貌；

6．觀察淮河的地質作用；

7．珍珠泉再觀察舜耕山逆掩斷層，分析八公山及舜耕山在構造上的關係。

思考問題：

1．八公山地區巖層產狀與舜耕山是否相同？結合八公山在淮河邊上消失，探討八公山

的構造特徵；

2．山王集斷層存在的依據是什麼？它在地貌上有何反映？

3．簡要闡明茅仙洞和二道河處淮河的地質作用特徵及二者之間河流流向和地貌未來的

變化趨勢。

路線五 上窯

實習內容：

1．觀察上窯地區地層；

2．瞭解上窯山的地質構造。

思考問題：

1．上窯山主要由什麼地層組成，與上述什麼地區相似？

2．上窯山主要構造特徵是什麼？

路線六 韭山洞

實習內容：

瞭解地下水的地質作用及其產物。

思考問題：

1．韭山洞地區地層出露有哪些？產狀如何？

2．簡述溶洞形成過程。

路線七 大通——九龍崗

實習內容：

瞭解和觀察兩地區由於採礦引發的地質災害及其嚴重後果。

思考問題：

1．上述兩地區地質災害主要表現在什麼地方？後果怎樣？

2．現代地質工作者的主要任務有哪些？

3．就自己的觀察和認識，談談保護環境的重要性。

上述路線和實習內容可根據實習時間、天氣等情況進行調整或取捨，靈活安排。

第八章 實習報告的編寫

實習最後，每個人應提交一份實習報告，將本次實習情況及本人在實習中的收穫全面、準確地用文字表述出來。實習報告的編寫方式、內容如下：

一、實習概況

內容包括：

實習時間、參加人員及組織情況；

實習目的、實習主要過程和實習內容；

實習區及地質、地理概況。

二、實習報告正文部分

在野外記錄了大量的各種地質資料，系統整理後，可分為下列專題：

巖石礦物的野外識別；

淮南地層和古生物；

各種地質作用；

資源地質；

環境地質。

每個專題中又有不同類型的內容。編寫過程中可在以上專題中任選一項內容，但在“地質作用”專題中，構造方面的內容是不可少的。編寫過程中，應有現象描述、成因分析、變化規律等。

三、實習後的感想

可以談談實習的收穫、自己的感想、存在的問題，或者對某野外實習中觀察到的地質內容例如資源、環境等談談自己的看法。也可以對實習中存在的問題提出自己的意見。

實習報告要求立意明確，資料詳實，思路清晰，文理通順，自己認為有必要時也可附些圖件説明問題。編寫實習報告是每一個人的綜合能力、分析能力和文字表達能力的具體表現，而這些能力是地質學科的學習中必不可少的。每個同學都應認真對待。

編寫報告材料來源主要來自野外記錄，可以參考有關的教材和書籍，可以互相討論，但不能相互抄襲。報告字數不少於4000字。

本次實習成績的評定主要根據每個人三方面的表現：

1．野外實習中的表現；

2．野外原始記錄；

3．實習報告。

實習結束後，每個人應提交的作業是：野外記錄本和實習報告。