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秦皇岛市石门寨镇柳江盆地地质实习报告——东北石油大学

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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东北石油大学秦皇岛市石门寨镇柳江盆地地质实习报告学院:石油工程学院 专业:石油工程 班级: 姓名:苟刊飞 学号: 2011 年 9 月 5 号第一章 前言一、实习时间2011 年 7 月 17 日到 2011 年 7 月 22 日。二、实习地点皇岛柳江盆地。三、实习目的通过野外实习将课堂所学的理论知识和实习实践相结合起来,从而打好坚实的地质基础知识。四、实习路线:亮甲山——石门寨西门——四方台——鸽子窝——张岩子——东部落——潮水峪——山羊寨——秋子峪——吴庄——大傍水——小傍水——鸡冠山五、队伍组成及工作情况此次实习学队伍由戴春雷老师和油工 10全体同学组成,主要以戴老师的讲解和同学们的记录实践为主进行野外实习,每天的工作量平均为 6~7 小时。第二章 实习区概况一、地理位置秦皇岛位于河北省东北部,地理坐标为东经 119°30′~119 °50′,北纬 39°50′~ 40°10′,包括三区四县:三区为海港区、北戴河区和山海关区;四县为昌黎县、抚宁县、卢龙县和青龙县,总面积约为 区长 50 6一个狭长的带状海滨城市。北依燕山,南临渤海,东越长城与辽宁省绥中县毗邻,地势北高南低,北部为燕山山脉东段,南部为华北平原北端的滨海冲击平原。实习的重点地区——石门寨地区(习惯上称为柳江盆地位)于秦皇岛市约 28,秦皇岛、山海关及北戴河三区呈北东——南西向分布于渤海海滨,是地质认识实习的辅助工作区。二、实习区的交通概况秦皇岛地处华北通向东北的咽喉要冲,是连接东北与华北的交通枢纽。陆、海、空交通都极为方便。京哈、京秦、大秦铁路横贯东西;其港口是我国北方最重要的不冻天然良港,是我国最大的能源输出港,由秦皇岛码头乘轮船,可直接抵达烟台、青岛、大连和上海等地;有通往国内外的航线,山海关机场与全国主要城市通航;高速公路、102 国道、205 国道等各级各类公路更是四通八达,乡、镇之间均可直通汽车。三、实习区的区域地质概况实习区柳江盆地地层属于华北型,除普遍缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、中下三叠统、白垩系及第三系之外,其它时代地层发育较好,出露较全,各地层单位划分标志清楚,化石较丰富,地层特征具有一定的代表性。全区范围内出露的地层有上元古界青白口系,下古生界寒武系和中下奥陶统,上古生界中上石炭统和二叠系,中生界上三叠统和侏罗系,以及新生界第四系(表 1各时代沉积地层分布占本区总面积的 2/3 左右,其中第四系分布最广,中生界次之,其它时代地层零星分布。四、实习区的自然地理概况(一)地形地貌柳江盆地南北长约 20西宽约 12、东、西三为俊俏的丛山所包围,仅南面向渤海开口。贯穿盆地的大石河是本区最主要的水系。盆地内以低山、丘陵地形为主,最高山峰为西北部的老君顶,海拔 低处为东南部大石河河谷内的南刁部落,海拔为 70m 左右。盆地中西部的火山岩分布区为山高坡陡的地形,海拔多在 200~300m 之间,山峰多在 400m 以上;东部山区山峰海拔高度一般为 160~300m。在低山和丘陵之间,多发于有小盆地和河流,河流短小,河床全是砾石堆积,河床、河漫滩和阶地等河流地貌发育。总的地貌特征与全区相同,亦表现为西北高、东南低。临海地带长约 50岸地貌发育,侵蚀与堆积海岸相间分布,形成许多优良浴场。暂时性地面流水作用强烈,坡积物、洪积物随处可见。大石河和汤河是区内主要河流,形成许多流水地貌。(二)河流实习区内的主要河流有大石河、汤河、戴河和洋河等,均系入海河流,为临海小型水系,都是明显的季节性河流。大石河发源于青龙县,其源头较多,主要发源于祖山的东部和东北部。大石河水量丰富,年平均流量为 08给来源以降水为主,平时降水量小,暴雨后洪水立即上涨,且暴涨暴落。汤水河有两个源头,一源为抚宁县柳观峪西沟,另一源为抚宁县温泉堡西南的方家河村,在秦皇岛海港区西侧入海,河水补给来源以降水为主。洋河由东洋河和西洋河两大支流组成,于洋河水库汇合,至洋河村西口入海。戴河有三个源头,以东源最大,发源于抚宁县北庄河乡的蚂蚁沟;河床上游宽潜无水,多砂砾石下游常窄深,多泥沙。(三)气候本区处于中纬度地区,为温暖带半湿润季风区,属于温带半湿润大陆性季风气候。主要特征是四季分明,阳光充足,水热资源丰富。春季多日照,气温回升快,降水少,相对湿度低,空气干燥,蒸发快,风速较大;夏季多阴雨,空气潮湿,气温高但少闷热;秋季时间短,降温快,秋高气爽;冬季长,寒冷干燥多晴天。年气温差较大,年降水量多寡变化显著。四季气候特征为;夏季平均气温高于 20℃;冬季平均气温低于 ℃;春秋季多于两者之间。年降水量为 400~1000平均降水量为 集中于 7~8 月份,可达年降水量的 70%,山洪也多集中于这个季节。主要风向受季风影响,夏季多西南风,冬春季多东北风。主导风向为西南,平均频率为 其次为南西,再次为正东,平均风速在 5m/s 以下。由于本区风向常是西南,强风向的东北,故海岸侵蚀、堆积和滨岸沙丘堆积方向于风向一致。五、社会经济概况秦皇岛(海港区)是全市的政治、经济和文化中心,素有“不冻港”和“玻璃城”的嘉誉。山海关位于海港区东北 20的渤海之滨,老龙头是全国唯一的入海长城。山、海、关、城浑然一体,自古为兵家必争的交通要塞和军事重镇,天下第一关举世闻名,另外还有姜女庙、玄阳洞、燕塞湖等名胜古迹。秦皇岛市是我国北方著名的旅游和避暑胜地,旅游业十分发达。北戴河海滨风光秀丽,浪平沙细,是优良的天然海水浴场;气候温和凉爽,是中外驰名的旅游、避暑、疗养胜地、素有“夏都”之美称。柳江盆地于 1999 年 5 月北 河北省人民政府批准为“秦皇岛柳江盆地地质遗迹省级自然保护区” ,于 2001 年 12 月 20 日经国土资源部批准成为“河北省秦皇岛柳江国家地质公园” 。地质公园由柳江盆地地质景观区,祖山、燕塞湖、长寿山地质地貌景观区和长城人文历史景观区三部分组成。2005 年 7 月被批准为国家级自然保护区。传统的制造工业由全国闻名的耀华玻璃、山海关桥梁厂;新兴的工业以秦皇岛经济技术开发区为代表,是国家级的经济技术开发区。已探明的矿种有煤、萤石。硫铁矿、耐火粘土、石灰岩、石英砂岩、白云岩等;未探明的矿物有铁、金、银、铜铅、锌、石英、重晶石及废金属建材等。煤矿开发历史悠久,煤质为无烟煤,规模属于小型煤矿;水泥生产也有一定的规模;乡镇企业发达。农作物主要有水稻、玉米、小麦、高粱、谷子、红薯、豆类等;山坡东种植果树,以桃、葡萄苹果、核桃最为有名,还有梨、山楂、杏、李子、沙果、海棠、板栗等。第三章 地层柳江盆地地层属于华北型,除普遍缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、下中三叠统、白垩系及第三系之外,其他时代地层发育较好,出露较全,各地层单位划分标识清楚,化石较丰富,地层特征具有一定的代表性。全区范围内出露的地层有上元古界青白口系,下古生界寒武系和中、下奥陶统,上古生界中上石炭统和二叠系,中生界上三叠统和侏罗系,以及新生界第四系。其地层由老至新为长龙山组、景儿峪组、府君山组、馒头组、毛庄组、徐庄组、张夏组、崮山组、长山组、凤山组、冶里组、亮甲山组、马家沟组、本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组,黑山窑组,北票组、蓝旗组、孙家粱组。一、元古界青白口系(一)长龙山组长龙山组是本区内最老的沉积地层,以沉积不整合覆于上太古界绥中花岗片麻岩之上,主要分布在盆地的东部张岩子——东部落和南部鸡冠山等地,以张岩子村西剖面最好,厚度 91m。下部为灰白色厚层状粗粒长石石英砂岩,底部含砾石,海成波痕和交错层理发育,含海绿石;上部为紫红色、褐黑色、黄绿色页岩夹蛋青色、紫红色泥岩。由两个砂岩——页岩韵律构成。本组属典型滨海相至浅海相沉积。(二)景儿峪组景儿峪组分布与长龙山组基本一致,在李庄村北出露较全,厚度 38m。本组岩性由碎屑岩、粘土岩过渡到碳酸盐沉积,具有海侵沉积特点,与长龙山组整合接触。其分界标志层是其底部黄褐色或带铁锈色的中细粒铁质(含海绿石)石英砂岩。二、下古生界寒武系(一)下寒武统1、府君山组府君山组属寒武系下寒武统,本组主要分布在东部落至沙河寨,西部上平山一带也有出露,东部落剖面出露较全,可作为标准剖面,厚度 146m。本组岩石标志明显,下部为暗灰色厚层状结晶灰岩,含核形石。与下伏景儿峪组为平行不整合接触,分界标志是下部暗灰色厚层状结晶灰石,底部薄层灰岩中含角砾或砾岩。本组属浅海相沉积。2、馒头组馒头组属寒武系下寒武统,本区馒头组未发现可靠化石证据,其层位确定是依据区域层位对比。本组分布与府君山组一致,但由于抗风化能力弱而零星出露。东部落村北剖面较好,厚度 71m。岩性以鲜红色泥岩为主,往上过渡为粉砂质页岩夹白云质灰岩透镜体。泥岩脚部具角砾或砾岩,粉砂质页岩中含石岩假晶,与下府君山组呈平行不整合接触,分界标志是其底部角砾状角砾薄层泥岩。3、毛庄组毛庄组寒武系下寒武统,分布与馒头组基本一致,出露较好的地方是沙河寨西山,化石较丰富,可作为本区标准剖面,厚度 112m。本组岩性以紫红色粉砂岩、页岩为主,页岩中含少量白云母片。其颜色要比馒头组暗一些,俗称为猪肝色;与徐庄组相比,则又新鲜一些。底部以出现黄绿色钙质页岩与馒头组分界;中部和上部夹两层白云质灰岩透镜体,灰岩透镜体中产辽西虫、幕府山虫等;顶部为页岩夹核形石的灰岩透镜体。与下伏馒头组整合接触,属滨海相潮上带沉积。(二)中寒武统1、徐庄组徐庄组属寒武系中寒武统,分布较毛庄组更为广泛,在向斜两翼均可看到,出露较全的地方是东翼的东部落,揣庄上花野和下花野等地,西翼的吴庄至秋子峪、上平山一线也有出露,厚度 101m。本组岩性以黄绿色含云母片粉砂岩、页岩及暗紫色粉砂岩夹少量鲕状灰岩透镜体或扁豆体为主。产丰富的三叶虫化石、辽阳虫2、张夏组张夏组建组于山东张夏并命名为张夏灰岩。本组受到覆盖和破坏较少,是寒武系地层在区内分布最广的地层之一,几乎盆地周围都有分布,在揣庄北 288 高地以东的山脊上出露最好,是区内较好的标准剖面。岩性可分为上下两部分:下部为鲕状灰岩夹黄绿色页岩;上部以鲕状灰岩为主,夹藻灰岩、泥质条带灰岩。三叶虫化石最丰富。本组与下伏地层为整合接触关系。属浅海相沉积。厚130m。(三)上寒武统1、崮山组崮山组与张夏组分布一致,建组于山东崮山唐王寨。主要分布于柳江盆地内侧,出露齐全。比较好的有 288 高地上的剖面,可为标准剖面。岩性可分为三部分:下部和上部都以紫色砾屑灰岩及紫色粉砂岩为主;中部则是灰色的灰岩(包括泥质条带状灰岩,鲕粒灰岩及藻灰岩等) 。与张夏组界限明显,接触部位两者岩性差别很大。化石十分丰富,几乎每层都可以采到。主要三叶虫化石有:蝙蝠虫未定种、帕氏蝴蝶虫。本组属滨海相至浅海相沉积。厚 102m。 2、长山组长山组建组于唐山市长山沟。出露较好的剖面在揣庄北 288 高地,为标准剖面。岩性为紫色砾屑灰岩、粉砂岩与页岩互层,夹有藻灰岩及生物碎灰岩。含三叶虫化石。与下伏地层为整合接触两者分界清楚,整合接触。属浅海相沉积。本组在区内出露厚度较小,仅 18m。3、凤山组凤山组始建组于唐山市赵各庄凤山。本组分布与崮山组、长山组相同,出露较好的揣庄北 288 高地可作为标准剖面。主要岩性为黄灰色泥灰岩夹砾屑泥灰岩。黄绿色钙质页岩及薄层状泥质条带状灰岩。泥质成分增多,容易被风化,风化往往形成黄色土状物。化石丰富。砾屑形成小团块,本组与下伏长山组为整合接触,分界是以底部的青灰色砾屑泥灰岩为标志层。属浅海相沉积。厚 92m。 三、下古生界奥陶系(一)下奥陶统1、冶里组冶里组属奥陶系下奥陶统,分布与凤山组一致,分布在 288 高地至小王山及石门寨北亮甲山,288 高地可作为本区标准剖面,厚度 125m。本组岩性下部为质纯的泥晶灰岩夹砾屑灰岩及虫孔灰岩,在地形上常形成陡砬子;上部为灰色砾屑灰岩夹黄绿色页岩,与下伏地层整合接触,以灰色薄层砾屑灰岩与凤山组分界。灰岩中产三叶虫化石;小栉虫、田师府虫;页岩中产无羽笔石以及古界行虫,还有正形贝和腹足类化石:蛇卷螺。本组属浅海相较深水环境沉积。2、亮甲山组亮甲山组属奥陶系下奥陶统,主要分布在亮甲山、小王山、潮水峪等地。亮甲山可作为本区标准剖面,厚度 118m。本组以中、厚层豹皮状灰岩为主,下部夹少量砾屑灰岩和钙质页岩,是本区烧制水泥、石灰的主要原料;上部有少量白云质灰岩及含隧石结核、碎石条带灰岩。产头足动物满洲角石、腹足动物蛇卷螺及古杯海绵等化石。本组与冶里组整合接触,分界标志是亮甲山组底部出现的中厚层豹皮灰岩。本组属浅海相沉积。(二)中奥陶统1、马家沟组马家沟组属奥陶系中奥陶统,分布同亮甲山组,以亮甲山及北部茶庄北山发育较好,厚度在亮甲山剖面为 111m。本组岩性主要为暗灰色白云质灰岩夹杂部分白云岩、含隧石结核豹皮状白云质灰岩,底部以具微层理、含角砾、隧石结核黄灰色白云质灰岩与亮甲山组分界。白云岩具“刀砍纹” ,有的具砾屑、燧石条带,顶部为含泥质灰岩,风化后呈黄色,俗称黄皮子灰岩,在东北其他地区多存在此层,标志明显。产头足动物化石:阿门角石、链角石、灰角石、多泡角石;腹足动物化石:马氏螺;三叶虫:古等称虫。本组与亮甲山组整合接触,属浅海相较深水环境沉积,晚期海退、水浅。四、上古生界石炭系(一)中石炭统1、本溪组本溪组属石炭系中石炭统,本区东翼区半壁店 191 高地、小王山一带发育较好。小王山剖面课作为本区标准剖面,厚度为 82m。石门寨西门至瓦家山剖面厚度为 组岩性下部为陆相铁质砂岩或褐铁矿、粘土岩,平行不整合与马家沟组之上;上部为细砂岩、粉砂岩再到湖泊、沼泽相粘土岩,夹 3~5 层海相泥灰岩透镜体,含 F 层耐火粘土。陆相粉砂岩中含植物化石:鳞木、科达、芦木轮叶、脉羊齿;双壳类:古尼罗蛤、小花蛤、燕海扇等。本组属海陆交互相沉积。(二)上石炭统1、太原组太原组属石炭系上石炭统。本区在半壁店、小王山一带发育较好,厚度在小王山剖面为 51m;组有两个沉积韵律:下韵律底部青灰色含铁质中细粒长石岩屑杂砂岩,风化后呈黄褐色,具大型球状分化,向上过度为青灰色页岩夹 D 层粘土或泥质灰岩透镜体;上韵律底部薄层细粒岩屑杂砂岩,具小型球状分化,往上为青灰色细粒砂岩夹泥灰岩透镜体及少量煤线。本组产大量植物化石:脉羊齿、栉羊齿、楔页、鳞木;动物化石腕足类:网格长身贝、戟贝及双壳类:古尼罗蛤、裂齿蛤。本组与下伏本溪组整合接触。分界标志明显,标志层是底部的具大型球状分化青灰色含铁质中细粒长石岩屑杂砂岩,风化后具小孔,分布稳定。本组属海陆交互相沉积。五、上古生界二叠系(一)下二叠统1、山西组山西组属二叠系下二叠统,主要分布在石门寨西门、小王山、黑山窑等地,以石门寨西门至瓦家山剖面最好,是本区最好的含煤,粘土矿层位,厚度 西组岩性由灰色、灰黑色中细粒长石岩屑杂砂岩、粉砂岩、炭质页岩及粘土岩构成两个沉积韵律:下韵律底部含长石多、含砾,单层厚度大,顶部为粘土矿或煤层;上部为 B 层粘土层位。本组与下伏太原组整合接触,分层标志是其底部灰色、灰白色长石岩屑杂砂岩,但在横向上有时变为含砾中粗粒或中细粒长石岩屑杂砂岩,颜色由灰白色变为黄灰色,曾为稳定。本组含植物化石种类较多,如轮叶、楔叶、栉羊齿、芦木、带羊齿。本组属大陆近海沼泽相沉积。2、下石盒子组下石盒子组属二叠系下二叠统。本区下石盒子组在黑山窑、石门寨西门、石岭等地较为发育,厚度 115m。本组岩性主要为灰色中粒长石岩屑杂砂岩、细粒岩屑杂砂岩、泥质粉砂岩、粘土质粉砂岩构成三个沉积韵律。第一韵律顶部为灰绿色含云母泥质粉砂岩、泥质粉砂岩、粘土质粉砂岩构成三个沉积韵律。第一韵律顶部为灰绿色含云母泥质粉砂岩,第二、三韵律顶部分别是 粘土,颜色为紫色、紫灰色。粉砂岩中产植物化石:带科达、中芦木、多脉带羊齿。本组与山西组分界清楚:山西组顶部为 B 层粘土矿;下石盒子组底部为黄褐色含砾粗粒岩屑长石杂砂岩,与山西组整合接触,属河流相、湖泊沼泽相沉积。(二)上二叠统1、上石盒子组上石盒子属二叠系下二叠统组出露局限性较大,以盆地东翼石门寨西门欢喜岭至瓦家山一带较好,厚度 72m。本组岩性为灰白色中厚层状含砾粗粒长石砂岩夹紫色细粒砂岩及粉砂岩。由 1~2 个沉积韵律构成。第一韵律底部是在 铝土矿之上的灰白色中、厚层状含砾粗粒长石砂岩,具大型斜层理,与下石盒子组整合接触。此层厚度大,分部稳定,称南山砂岩。本组属河流相沉积。2、石千峰组石千峰组属二叠系上二叠统。本组是本区古生物界最高层位,因上腹地层覆盖,出露十分局限,仅在黑山窑、欢喜岭一带出露较好,厚度 150m。本组是一套河流相紫色岩石,底部为含砾砂岩和砾岩,往上为细粒砂岩、粉砂岩及部分黄绿色泥岩。本组与下伏上石盒子组整合接触,分界标志是上石盒子组顶部为黄白色含砾岩屑长石砂岩,其上为石千峰组紫色含砾岩屑杂砂岩。粉砂岩中产栉羊齿。轮叶、楔叶、丁氏蕨及腹足动物化石,多代表干旱条件下的陆相沉积。六、中生界三叠系本组只发育上三叠统黑山窑组地层。黑山窑组层型剖面位于本区西南的黑山窑后村西侧,岩性以灰白色中粗粒长石石英砂岩、黑色炭质页岩、粉砂岩和煤线为特征。其中含大量的植物及少量的昆虫化石。本组角度不整合于石千峰组之上,以底部的地砾岩统石千峰组分界,上下岩层差别明显。与上覆北票组为不整合接触,两者界限明显。属湖泊相沉积环境,其中发育湖泊三角洲和湖泊滨岸沼泽。厚度 162m。七、中生界侏罗系(一)下侏罗统中生界侏罗系下侏罗统只发育北票族地层。北票组与华北下花园组可对比,为侏罗系底部地层,层序完整,分布广泛,黑山窑后村地层可作标准剖面。 ,可分为上下两段:下段以砾岩和含砾粗砂岩为主夹少量粉砂岩和页岩厚 278m;上段以黄色大砾岩、含砾粗砂岩、粉砂岩和黑色炭质页岩组成,含煤线,厚215m。植物化石丰富属冲积扇、河流湖泊及沼泽相沉积。(二)中侏罗统中生界侏罗系中侏罗统只发育蓝旗组地层。蓝旗组相当于髫髻山组。本组以一套火山岩系分布在地盆地中部一带,上庄坨一带出露较好。根据岩性组合及喷发旋回,分为下、中、上三部分:下部为偏酸性的安山质火山角砾岩及集块岩、流纹质集块岩夹凝灰岩及火山熔岩;中部以中性火山岩为主,灰绿色安山质、角闪质、粗安质火山熔岩夹集块岩、火山角砾岩;上部为中基性火山熔岩和熔结集块岩夹少量火山角砾岩及凝灰岩。本组与北票组等老地层呈角度不整合接触。厚度在 1000m 以上。(三)上侏罗统中生界侏罗系上侏罗统只发育孙家粱组地层。孙家梁组建组于辽宁省北票北面的孙家梁。本组分布局限,从区域资料上看,与蓝旗组呈角度不整合接触,是一套灰色酸性、中碱性火山熔岩和火山碎屑岩。厚度在 350m 以上。第四章 岩石在岩石圈中岩石种类繁多,按成因可分为三大类,即岩浆岩、变质岩和沉积岩。这三大类岩石在本区内均有不同程度的出露,野外识别和描述三大类是地质实习的基本任务之一,也是认识各种地质现象的基础。一、沉积岩沉 积 岩 是 在 地 表 的 温 度 、 压 力 下 , 在 水 、 大 气 、 生 物 、 生 物化 学 及 重 力 作 用 下 由 风 化 的 碎 屑 物 和 溶 解 的 物 质 经 过 搬 运 作 用 、沉 积 作 用 和 沉 积 后 的 成 岩 作 用 而 形 成 的 岩 石 。 本 区 主 要 可 见 陆 源碎 屑 岩 和 碳 酸 盐 两 大 类 。( 一 ) 陆 源 碎 屑 岩陆 源 碎 屑 岩 是 母 岩 机 械 破 碎 的 产 物 经 机 械 搬 运 、 沉 积 和 成 岩作 用 所 形 成 的 由 碎 屑 颗 粒 和 填 隙 物 所 组 成 的 岩 石 。 据 粒 度 大 小 可分 为 砾 岩 、 砂 岩 、 粉 砂 岩 和 粘 土 岩 四 类1、砾岩地层中常见的砾岩有两种:一是底砾岩,位于某个地层组合底部的侵蚀面上,代表长期沉积间断以后,一个新的沉积时期开始的产物,故在不整合面或假整合面上时有所见。第二种砾岩是层间砾岩,它的产生大多数是由于沉积过程中局部的环境发生变化,比如水流的冲刷、波浪的冲击、暂时的干涸、岸坡的滑动、地壳的微弱升降等均可导致层间砾岩的形成。2、砂岩由石英颗粒(沙子)形成,结构稳定,通常呈淡褐色或红色。砂岩是一种沉积岩,是由石粒经过水冲蚀沉淀于河床上,经千百年的堆积变得坚固而成。砂岩主要产于柳江向斜翼部的新元古代地层中,实习区主要见于鸡冠山顶部。3、粉砂岩粉 砂 岩 的 碎 屑 组 分 一 般 比 较 简 单 , 以 石 英 为 主 , 长 石 和 岩 屑少 见 , 有 时 含 较 多 的 白 云 母 。 除 粉 砂 以 外 其 它 由 砂 、 粘 土 或 化 学沉 淀 物 组 成 。 粉 砂 岩 因 形 成 环 境 不 同 , 成 分 和 颜 色 也 不 同 。 粉 砂岩 在 本 区 各 时 代 地 层 中 均 有 分 布 , 且 比 较 发 育 。 如 本 溪 组 钙 质 粉砂 岩 、 太 原 组 深 灰 色 粉 砂 岩 、 下 石 盒 子 组 组 灰 色 粉 砂 岩 、 石 千 峰组 紫 红 色 粉 砂 岩 、 徐 庄 组 黄 绿 色 粉 砂 岩 、 北 票 组 深 灰 色 粉 砂 岩 和长 龙 山 组 浅 绿 色 粉 砂 岩 等 。4、粘土岩本区粘土岩类型较多不同沉积环境下形成的粘土岩,在成分、颜色上也有不同。根据页理的有无可分为泥岩和页岩。寒武系和青白口系主要是紫红色泥岩和页岩;石炭系和二叠系主要是黑灰色泥岩、页岩和铝土质岩;长龙山组,景儿峪组页岩呈暗紫色,属潮上带产物;徐庄张夏组页岩呈黄绿色,属潮下带或潮间带产物。河流沉积通常可见有砾岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩组成的二元结构。(二)碳酸盐岩碳酸盐岩沉积形成的碳酸盐矿物组成的岩石的总称。主要为石灰岩和白云岩两类。实习区灰岩可见砾屑灰岩、豹皮灰岩、泥质条带灰岩、泥纹层灰岩、含燧石结核燧石条带白云质灰岩、含生物碎屑灰岩等。以方解石为主要成分的碳酸盐岩。有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物,有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色,硬度一般不大。石灰岩在实习区北部十分普遍,主要分布在柳江盆地寒武系、奥陶系地层中。二、 岩浆岩岩浆岩是由地壳内部上升的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的,又称火成岩。岩浆主要来源于地幔上部的软流层,按其活动又分为喷出岩和侵入岩。未达到地表的岩浆冷凝而成的岩石叫侵入岩。深成侵入岩颗粒较粗。浅成侵入岩颗粒细小或大小不均。喷出岩是在岩浆喷出地表的条件下形成,温度低,冷却快,常成玻璃质、半晶质或隐晶质结构,具有气孔、流纹等构造等。岩浆岩常见的如在地壳中分布很广的中粗粒结构的侵入岩——花岗岩,气孔构造发育,黑色致密的玄武岩,流纹构造显著的酸性喷出岩——流纹岩等。岩浆岩分类表(表 3下:量 酸性 中性 基性 产出状态喷出岩 流纹岩 安山岩 玄武岩 岩盖、岩盆、岩被浅成侵入岩长英脉岩、花岗斑岩玢岩 辉绿岩 岩床、岩墙深成侵入岩花岗岩 闪长岩 辉长岩 岩基、岩株颜色 红、黄 灰白、绿 灰、黑 (一)深成侵入岩本区深成侵入岩分布在柳江向斜西侧和东南角。可观察地区主要为燕塞湖区。燕塞湖区为肉红色斑状花岗岩,似斑状结构,块状构造,全晶质。含有正长石、斜长石、石英、黑云母和角闪石等,其中正长石约占 60%,斜长石约占 10%,石英约占 15%,角闪石和黑云母等暗色矿物约占 15%。该岩石斑晶为正长石和斜长石,以正长石为主,粒径约为 1㎝,基质为石英、云母和角闪石等。岩石中亦可见黑色析离体,约 4㎝,由暗色矿物集中析出所致。可见明显的冷凝边与烘烤边。期间可见后期侵入正长斑岩脉体。(二)浅成侵入岩本区浅成侵入岩规模不大,主要呈岩床、岩墙产出,岩性从基性到酸性均有。现择主要岩体描述如下。1、辉绿岩或辉绿玢岩(1) 、辉绿岩辉绿岩多成岩墙、岩床、岩脉分布在潮水峪、亮甲山、鸡冠山等地,侵入于前中生代沉积岩或变质岩中。辉绿岩呈灰绿色,斑状结构,基质为细粒或灰绿结构别具球粒结构、气孔构造。(2) 、辉绿玢岩成岩墙、岩床或岩脉产出,见于亮甲山、潮水峪等地。岩石呈灰绿色,斑状结构,斑晶为辉石,多绿帘石化。基质为隐晶质。在亮甲山地区可见辉绿岩岩床(图 3。2、闪长玢岩闪长玢岩呈岩株、岩脉产出,在东部落、潮水峪可见闪长玢岩脉侵入于灰岩内。潮水峪区可见两期岩脉被断层切割。第一期岩脉厚约 1m,结晶程度较好,粒度较大。第二期粒度相对较小。第一期岩脉先侵入,被第一期断层切割错开,断距约 2m,后第二期岩脉侵入,被第二期断层反方向错开,形成目前岩浆岩岩脉与断层的交切关系。3、正长斑岩该类岩体主要呈岩株、岩脉产出,在张岩子村、石门寨、潮水峪、燕塞湖等地均可见。燕塞湖区为灰黑色正长斑岩,斑状结构,斑晶为正长石,粒径为 1㎝,约占 30%,基质为隐晶石英玻璃质,灰黑色,约占 70%。围岩为斑状花岗岩,可见明显的烘烤边和冷凝边。(三)喷出岩1、安山岩本区可见安山岩的地区主要有板厂峪、义院口两地。峪见灰白色安山岩呈柱状正交节理状态产出,可见石英、长石斑晶,主要为斜长石,结晶程度好,粒径约 1㎜,含铁质成分,具有少量气孔构造。义院口见灰绿色安山岩,具有斑状结构、块状构造,斑晶为斜长石,基质为隐晶质,气孔杏仁较少。2、火山集块岩火山集块岩主要可见于义院口地区。具集块结构,集块占 50%左右,由火山弹和熔岩碎块堆积而成。多分布于火山通道附近。集块大小不一,最大 15㎝。集块成分主要为灰紫色和灰绿色的凝灰岩,基质是灰绿色安山岩三、 变质岩变质岩是由变质作用形成的。变质岩是指受到地球内部力量(温度、压力、应力的变化、化学成分等)改造而成的新型岩石。固态的岩石在地球内部的压力和温度作用下,发生物质成分的迁移和重结晶,形成新的矿物组合。变质岩由浅到深的构造分布为板状,千枚状,片状,片麻状,块状。本区的变质方式有接触变质作用,区域变质作用、区域混合岩化作用和动力变质作用。接 触 变 质 作 用 又 称 热 力 接 触 变 质 作 用 , 是 由 于 岩 浆 的 活 动 散发 出 的 热 量 和 析 出 的 气 态 或 液 态 溶 液 引 起 的 变 质 作 用 。 主 要 发 生在 岩 浆 体 周 围 接 触 带 的 围 岩 中 。区 域 变 质 作 用 是 在 大 面 积 内 发 生 的 变 质 作 用 的 统 称 。 它 是 由区 域 性 的 构 造 运 动 和 岩 浆 活 动 引 起 的 一 种 大 面 积 的 区 域 变 质 作 用造 成 的 , 变 质 岩 的 范 围 往 往 达 数 百 或 数 千 平 方 公 里 。 它 们 的 主 要特 征 是 呈 面 型 分 布 , 出 露 面 积 从 几 百 至 几 千 平 方 千 米 , 影 响 范 围可 达 几 千 至 几 万 平 方 千 米 , 形 成 深 度 可 达 20 千 米 以 上 。 本 区 见到 的 区 域 变 质 岩 均 以 混 合 岩 内 的 残 留 体 出 现 , 但 具 老 基 底 变 质 岩特 点 。 主 要 分 布 在 鸡 冠 山 一 带 。区域性混合岩化作用是在区域性变质作用的后期形成的一种介于变质岩和岩浆岩之间的岩石。张岩子村出露的花岗片麻岩为混合岩体,是绥中花岗岩的一部分。该岩石主要成分为石英、钾长石,含有少量的角闪石和黑云母,具有一定定向排列。动力变质作用是 在 构 造 运 动 所 产 生 的 定 向 压 力 作 用 下 , 岩 石 所发 生 的 变 质 作 用 。 其 变 质 因 素 以 机 械 能 及 其 转 变 的 热 能 为 主 , 常沿 断 裂 带 呈 条 带 分 布 , 形 成 断 层 角 砾 岩 、 碎 裂 岩 、 糜 棱 岩 等 , 而这 些 岩 石 又 是 判 断 断 裂 带 的 重 要 标 志 。 由 动 力 变 质 作 用 所 形 成 ,如 压 碎 角 砾 岩 、 碎 裂 岩 、 碎 斑 岩 。 断层角砾岩又称压碎角砾岩、构造角砾岩。是岩石因构造作用发生破碎所形成的角砾状岩石,角砾大小不等,具棱角,岩性与断层两侧岩石相同,并被成分相同的微细碎屑及后生作用水溶液中的物质所胶结。第五章 内动力地质作用一、地壳运动及地质构造 (一)褶皱构造特征1、柳江向斜柳江向斜轴向近南北,轴面近于直立,略微西倾,由于中生界于古生界角度不整合接触,向斜轴面有迁移迹象,可能是由于构造叠加造成。东翼区地层出露宽,总体近于单斜,地层倾角 10 º~25 º之间,平缓而稳定,构造简单。西翼出露面积狭窄,宽度仅为东翼区的 1/3,次级褶皱发育,倾角较大,受后期岩体侵入的挤压影响,局部直立倒转,在山羊寨等地可看到次级褶皱。柳江向斜剖面示意图2、吴庄背斜该背斜展布在赵庄、吴庄、花厂峪一带,近南北向延伸,亦是柳江向斜西翼的叠加构造。核部出露徐庄组页岩,枢纽两端被断层切割。两翼为张夏组、凤山组,西翼倾角 30 º~40 º,东翼产状总体复杂一般 20 º~30 º,、义院口背斜该背斜展布在义院口公路东侧。核部为本溪组地层,两翼依次出现太原组、山西组地层。北翼产状 340 º∠44 º,南翼产状为 192 º∠10 º,轴面 174 º∠ 80 º,枢纽 265 º∠10 º,背斜东西展布,核部有闪长斑岩侵入。背斜由南向北为石千峰组、上石盒子组到下石盒子组。(二) 、断裂构造特征实习区断裂构造主要发育在柳江向斜的四周,各种性质的断裂均有发育,时代也不一致。但规模均不大,延伸不远,显示了柳江向斜对断裂的控制作用。1、正断层(1)鸡冠山山梁正断层出露在鸡冠山山梁东坡,断层发育在长龙山组石英砂岩中。上下盘均为长龙山长龙山组灰白色中厚层石英砂岩,地层上不易判断断层力学性质。断面西倾。碎裂岩发育,内有压性透镜体。从透镜体的镜面特征可判断为上盘下降,即为正断层。发育牵引构造,上下盘地层在断层附近碎裂,上盘自下而上向断面收敛,下盘自下而上也向断面收敛。鸡冠山山梁正断层示意图(2)鸡冠山山梁北坡同沉积断层该断层出露在鸡冠山山梁北坡,断层发育在上元古界海绿石砂岩中,可判断为还原环境。两个走滑断层,可见擦痕。断面产状257 º∠76 º,岩层产状 293 º∠13 º。上覆黄色粉砂质泥岩。鸡冠山山梁北坡 沉积断层示意图2、逆断层(1)吴庄垭口南逆断层该断层出露在吴庄垭口出处,断层南为亮甲山豹皮灰岩,北为张夏组鲕粒灰岩。可发现断层角砾岩,其磨圆较好因而判断为逆断层。吴庄垭口南逆断层示意图3、走滑断层区走滑断层规模较小,多发育在柳江向斜四周。大量正、逆断层复合带有走滑性质。潮水峪村北三岔路口处经地质填图可发现以规模较大的走滑断层断层东为府君山组泥质条带灰岩,西为冶里组逆温层灰岩。走滑断层为主,顶牛现象不明显。二、岩浆作用岩浆发生、运移、聚集、变化及冷凝成岩的全部过程称为岩浆作用。其作用方式(一) 、喷出作用 1、火山喷发现象与喷发类型 喷出作用又称为火山作用。火山喷发过程极为复杂,在不同地区以及不同的岩浆作用阶段,所喷出的物质和喷发类型各不相同。有的喷发很平静,岩浆沿裂隙通道上升,缓慢地流出地表,边流动边冷凝;有的非常强烈,岩浆喷出时具有猛烈的爆炸现象,可将大量的气体、岩浆团块和固体碎屑喷射到火山口以外,在火山口上空形成巨大烟柱。 1985 年 11 月 13 日,哥伦比亚托马利省一座沉睡了 400 年的内瓦多德尔鲁伊斯火山突然爆发,周围几个城镇被七八米厚的岩浆、石块和火山灰掩埋,造成两万多名居民死亡。我国较晚的一次大规模火山活动是黑龙江省德都县五大连池的火山喷发,始于 1719 年,1720~1721 年大量喷发,结果造成熔岩阻塞白河河道,集水形成五个相互联系的堰塞湖,即五大连池。 随着地球演化和地壳加厚,火山活动有逐渐减弱的趋势。根据火山活动的时间,可将火山分为:死火山,即人类历史以来不再活动的火山;休眠火山,是在人类历史上曾有过活动而近百年来停止活动的火山;活火山,是现在正在活动或近百年来有过活动的火山。死火山也有可能再度活动而变为活火山。我国台湾屏东县的鲤鱼山火山(1980 年 7 月 7 日爆发)即为活火山。 由于岩浆的化学成分、物理性质、火山通道的形状及喷发环境等的不同,因此,喷发类型是多种多样的。按火山通道的形状,可分为裂隙式喷发和中心式喷发。 (1)溢出地表,称为裂隙式喷发。这种喷发火山口不呈圆形,而是长达数十公里以上的断裂带,或者火山口沿断裂带成串珠状排列,往下可连成墙状通道。裂隙式喷发以粘性小、流动性大的基性熔浆为主,多表现为沿裂隙缓慢溢出,然后沿地面向各个方向流动而形成熔岩被,面积可达几十万平方公里,厚达几百米甚至超过千米。在地质历史早期,由于地壳较薄,因而火山喷发以裂隙式为主。现代或近代裂隙式喷发主要局限在大洋中脊和大陆裂谷带上。大洋中脊上的裂谷,是全球规模的张裂系统,由于其反复裂开和玄武质岩浆的喷发与充填,构成了洋壳的一部分。大陆上的裂隙式喷发,如四川峨眉山二叠纪玄武岩,覆盖了四川、云南、贵州 3 省交界的广大地区。 (2)面上成点状喷发,称为中心式喷发。火山喉管多位于两组断裂的交叉点上。这种喷发是中、新生代以至现代火山活动的主要方式,可能是由于地壳逐渐加厚、压力增大,多数情况下岩浆只能沿着断裂交叉处形成的通道往上运移的缘故。中心式喷发常伴随有强烈的爆炸现象,除喷出大量气体外,还喷出大量碎屑物质,最后溢出熔浆。按照爆炸的强弱程度,可将中心式喷发分为猛烈式、宁静式和递变式 3 种。 猛烈式又称培雷式,以猛烈爆炸的形式出现,具突然性特点,会给人类带来巨大灾难。这种喷发以中酸性岩浆为主,由于其含气体多、粘性大、流动慢、冷凝快,因此常在火山喉管中凝固,像“塞子”一样堵住火山通道。随着下部岩浆的不断聚积,内部压力积累得极为强大,当压力大于“塞子”阻力时,就会发生骤然的猛烈爆炸。岩石被炸碎,大量气体、岩屑和岩浆团块喷向天空,然后再降落到火山口周围堆积。这类火山以西印度群岛上的培雷火山为代表。1902 年 5 月 8 日,培雷火山突然爆发,山脚下一座海岸城市圣皮尔,在几分钟内被灼热的火山灰流所毁灭,28000 名居民除两人外全部遇难。 宁静式又称夏威夷式,以宁静地溢流出炽热熔浆为其特点,无爆炸现象。熔浆以基性为主,具有含气体少、粘度小、流动快的特点。以夏威夷群岛的火山为此类代表。该岛上的莫纳罗亚火山是世界上最大的活火山,它的熔浆溢出十分宁静,以致人们可到现场观看。 递变式是以猛烈式和宁静式有规律地交替喷出为特点,多数火山属于这种类型。通常是先猛烈喷发,喷出大量气体和岩屑,随后转为宁静地溢流出熔浆,反复交替出现。著名的意大利维苏威火山属于这种类型,该火山喷发具有明显的周期性。 由于岩浆性质和气体数量的变化,可造成一座火山在不同时期属于不同的喷发类型,如早期为猛烈式,后期为宁静式,以后又变为猛烈式,出现周期性的更替。 2、喷出作用的产物 (1)火山喷出的物质有气态、液态和固态 3 种。 ①气态喷出物 火山从开始喷发至终止时都有气体喷发。在岩浆向上运 移过程中,上覆岩石的压力逐渐降低,溶解在岩浆中的挥发性组分就以气体的形式分离出来。岩浆喷出后压力降低,更多的气体就进一步释放出来。气体中以水蒸气为主,含量常达 70%以上;此外有 O 2、N 2、H 2S 以及少量 2、H 3、F 等。 气体的喷出状况能预示火山活动的进程。如果气体喷出量越来越多,硫质成分越
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本文标题:秦皇岛市石门寨镇柳江盆地地质实习报告——东北石油大学
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