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文檔簡介

1、武山縣灘歌盆地自然地理實習報告指導教師:王麗霞 王新民 王榮一、序言 二零一三年十一月十日至十一日,我們天水師范學院11級地理科學專業(yè)自然地理野外實習隊師生共計八十九人,在甘肅省武山縣進行了普通自然地理野外認識性教學實習。這次實習的目的是為了鞏固課堂所學知識,客觀識別自然狀態(tài)下的各種構造要素(褶皺、斷裂、面理、節(jié)理)及其幾何學特征;學習野外各種構造要素的產(chǎn)狀測量、性質(zhì)確定和構造要素的運動學分析;進行構造要素形成序列、構造組合和運動學分析的基礎訓練,并對構造形成的動力學過程和構造疊加、改造關系進行一定的探討和討論。 整個實習過程中,我們行進了兩條路線:武山縣城賀家店村臘干村灘歌鎮(zhèn)董家平臥牛山王家

2、磨村;武山縣城水簾洞。在每個實習點我們都根據(jù)該點自然條件特征做觀察測量記錄、采集巖石標本、繪制素描圖等工作。 我們在此對主要實習區(qū)從地質(zhì)、水文、地貌、氣象及土壤等方面作簡要介紹:根據(jù)甘肅省氣候區(qū)劃武山縣地處北溫帶大陸性半濕潤季風氣候區(qū),受西伯利亞冷氣團和環(huán)太平洋熱高壓的交替影響,本區(qū)氣候具有四季冷暖干濕分明、冬無嚴寒、夏無酷暑、降雨充沛等氣候特征。 據(jù)武山縣氣象站資料,該縣多年(1975-2003年)平均降水量為447.5mm,年最大降雨量611.2mm(1978年),年最小降雨量269.2 mm(1997年),多年平均蒸發(fā)量1667.7。降水在年內(nèi)分配不均,主要集中于6-9月,占全年總降水量

3、的65.3,且多以大雨或暴雨形式出現(xiàn)。本區(qū)多年平均氣溫9.7,多年平均日照數(shù)為2198.5小時,年太陽總輻射為116千卡/2,無霜期為185天,凍結(jié)期為93天,最大凍土深度66(1983年1月27日)。渭河是該縣最大河流,自西向東經(jīng)流經(jīng)武山全境,據(jù)武山水文站資料,多年平均徑流量12.17億m3,最大30.34億m3,最小5.26億m3,季節(jié)性變化十分明顯,豐水季節(jié)流量猛增,最大洪峰流量4920m3/s,枯水季節(jié)流量驟減,最小流量僅0.34m3/s。渭河含砂量較大,多年平均含砂量73/m3,最大可達1000/m3。渭河兩岸次級支溝發(fā)育,樹枝狀分布,近南北向展布。武山縣地處隴西黃土高原與北秦嶺山地

4、的過渡帶,總地勢西北高東南低,梁峁起伏,溝壑縱橫,溝谷深切。黃土是廣泛分布的主要土壤,其特點是垂直節(jié)理發(fā)育、土質(zhì)疏松、具濕陷性;紅壤土在滑坡后緣局部出露,表層分化強烈,裂隙發(fā)育。在人為因素和自然因素的共同作用下,水土流失特別嚴重,植被覆蓋率較低,絕大部分地表巖土裸露,現(xiàn)正逐步退耕還林,種植了少量人工林,類型也較單一。該縣處于祁連-北秦嶺造山帶復合部位,區(qū)內(nèi)構造線以北西、北西西向為主。處在活動斷裂的包圍之中,第四紀以來都有不同程度的活動。概括起來,新構造運動有以下兩個特點:受祁連構造帶和秦嶺北緣構造帶構造運動的復合影響,區(qū)內(nèi)構造應力場強度大,應力集中,四周褶皺和活動斷裂疊加交錯,第四紀以來,間歇

5、性升降運動頻繁而劇烈,形成河谷高階地和階地的不對稱性。上升幅度南岸明顯大于北岸。全新世以來,河谷地帶處于相對穩(wěn)定或下降階段,普遍接受沉積,下降幅度南部大于北部。 以下我們將從鴛鴦玉及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況、區(qū)域地層新生代紅層、地質(zhì)構造(巖層的不整合接觸、褶皺構造、斷裂構造)、區(qū)域地貌丹霞地貌幾方面來介紹本次實習的主要內(nèi)容。二、內(nèi)容( 一)、鴛鴦玉及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況1、鴛鴦玉概述鴛鴦玉,是指產(chǎn)于甘肅武山縣鴛鴦鎮(zhèn)一帶的超基性巖石,礦物為蛇紋巖。鴛鴦玉的分布點主要有武山鴛鴦鎮(zhèn)邱家峽礦點和廟兒灣礦點,鴛鴦玉工藝品的制作可分為采石、選料、造型、繪畫、雕刻、定型、拋光等幾十道工序。其中采石和雕刻為諸工序中的關鍵。武

6、山玉雕在以“夜光杯”為主的同時,還生產(chǎn)玉雕人物、花卉山水、飛禽走獸、爐瓶、文房用品、茶具等旅游紀念品和實用工藝品。以下是鴛鴦玉工藝品圖片: 鴛鴦玉夜光杯 鴛鴦玉工藝品初步加工的蛇紋巖2、 采樣區(qū)概述本區(qū)巖漿活動強烈,主要以侵入活動為主,而蛇紋巖是超基性巖受巖漿期后熱夜作用形成,區(qū)內(nèi)巖體的圍巖具單斜構造,根據(jù)蛇紋巖的顏色,花紋等特點,蛇紋巖可分為塊狀蛇紋巖,條紋狀蛇紋巖和花斑狀蛇紋巖等3個自然類型。3、 武山縣鴛鴦玉的產(chǎn)業(yè)發(fā)展 武山的玉器加工幾乎都是家庭式的小作坊。尤其在賀家店,都是農(nóng)民們自給自足,農(nóng)民們既是制造商,也是業(yè)務員。在產(chǎn)品的銷售方面,市場需求較大,武山縣鴛鴦玉的發(fā)展得益于豐富的資源優(yōu)

7、勢,品牌優(yōu)勢,但其發(fā)展現(xiàn)狀不是很好,自給自足的分散經(jīng)營式作坊,沒有形成一個完整玉器產(chǎn)業(yè)鏈,沒有直接對接市場,缺乏有效的扶持和規(guī)范等阻礙了武山鴛鴦玉的發(fā)展,賀家店就是典型的代表,只是單純的玉器加工,其銷售市場也比較小,主要是周邊地區(qū),資源優(yōu)勢沒有達到集中化,其帶來的經(jīng)濟效益也不是很樂觀。(二)、區(qū)域地層新生代紅層紅層指的是呈現(xiàn)紅色的陸相沉積巖層。主要由砂巖、粉砂巖和頁巖組成,并且具有以下幾個基本特點:地質(zhì)年齡相對較輕,經(jīng)歷的地殼變動相對較少;褶皺不劇烈,產(chǎn)狀平緩;其巖性主要是礫巖、砂巖、粉砂巖、粘土質(zhì)粉砂巖、粘土巖或泥質(zhì)頁巖等,巖相變化大,并含透鏡狀或薄層狀多孔疏松砂巖;都不同程度地發(fā)育有層間剪

8、切帶;還常見有諸如石膏等易溶巖類,與老地層相比,成巖作用差,有的呈半膠結(jié)狀;強度較低,總體上屬軟巖類,是一個很復雜的彈性模量相差甚大的軟硬相間的不等厚的底層組合巖體。通過對實習區(qū)灘歌盆地地層資料的分析,可知灘歌盆地新生代紅層劃分為3個層序,層序I,主要巖性為礫巖、砂巖、粉砂細砂、泥巖、鈣質(zhì)結(jié)核層,巖性上暫稱為灘歌群(下-中-上-頂);層序II,主要巖性為褐紅色的礫巖夾含礫紫紅色細砂巖及較純的紅色砂巖,稱馬力組(上-中-下);層序III,代表巖性為灰褐色礫巖,稱為溝門組。 我們通過查閱有關紅層的資料得知,紅層的形成要有適宜的古地貌條件和古氣候條件。而我們通過觀察和調(diào)查了解到在灘歌盆地分布有廣泛的

9、新生代紅層,據(jù)此可推測,在新生代的灘歌盆地地區(qū)就已具備了紅層形成的古地貌和古氣候條件。即當時在該地區(qū)已形成能夠接受沉積的古沉積盆地和能夠提供豐富沉積物的山地;并且當時該地區(qū)的氣候炎熱干燥,因為這樣的氣候利于產(chǎn)生強烈的風化作用和氧化作用,才能為紅層的形成提供豐富的物源和形成紅層紅色的外觀。下圖是我們實習過程中拍攝的紅層照片和繪制的素描圖:(三)、地質(zhì)構造1、巖層的不整合接觸(1)不整合面 由于地殼運動,往往使沉積中斷,形成時代不相連續(xù)的巖層,這種關系稱不整合接觸。巖層中間的不連續(xù)面,稱為不整合面。(2)不整合面類型 分類依據(jù):按照不整合面上下巖層之間的產(chǎn)狀及其反映的構造運動的過程類型:平行不整合

10、、角度不整合 平行不整合:也叫假整合或平合,是指上、下兩套地層的產(chǎn)狀平行或基本一致,但有明顯的沉積間斷。 特點:上、下兩套地層的產(chǎn)狀基本保持平行,但兩套地層的時代不連續(xù),其間有反映長期沉積間斷和風化剝蝕的剝蝕面存在。 角度不整合:當下伏地層形成以后,由于受到地殼運動而產(chǎn)生褶皺、斷裂、彎曲作用、巖漿侵入等造成地殼上升,遭受風化剝蝕。當?shù)貧ぴ俅蜗鲁两邮艹练e后,形成上覆的新時代地層。上覆新地層和下伏老地層產(chǎn)狀完全不同,其間有明顯的地層缺失和風化剝蝕現(xiàn)象。這種接觸關系叫不整合接觸或角度不整合。 特點:上、下兩套地層的產(chǎn)狀不一致以一定的角度相交;兩套地層的時代不連續(xù),兩者之間有代表長期風化剝蝕與沉積間斷

11、的剝蝕面存在。(3)王家磨村不整合面 位于甘肅省武山縣村的王家磨就有典型的不整合面。武山灘歌盆地西秦嶺北緣斷裂及兩側(cè)新生代盆地在內(nèi)的青藏高原東北原地區(qū),由于印度板塊與亞歐板塊在新生代早期發(fā)生碰撞,并發(fā)生持續(xù)的向北楔入作用,心兒,使得實習區(qū)自古近紀中晚期以來一直是青藏高原向外擴展的最新區(qū)域,子啊青藏高原的隆升演化過程中發(fā)揮了重要的作用。從南到北發(fā)育了新生灘歌、武山盆地、褶皺、斷裂等。 王家磨的山體上下巖層呈明顯的角度不整合關系,下層巖層的傾斜角度目測大約為40-60度,巖層主要由紫紅色砂礫巖構成,地表覆蓋植被以及由于物理、化學、生物的剝蝕及分解作用,節(jié)理表現(xiàn)的不是很明顯。如圖:2、褶皺構造(1)

12、褶皺構造背景 褶皺是指巖層在構造運動作用下發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生彎曲的現(xiàn)象,是地殼中廣泛發(fā)育的地質(zhì)構造的基本形態(tài)之一。灘歌盆地內(nèi)新生代地層屬古近系,大部分地區(qū)缺失新近系。古近系自下而上可分為3個大的地層序列:序列I,為由粗到細的礫巖一砂巖一泥巖序列,時代為古新世一始新世早中期,是沖積扇一河流一淺湖相沉積;序列主要是辨狀河相的礫巖和砂巖,典型巖石為中部的馬力紅砂巖,時代為始新世中晚期;序列為一套沖積扇礫巖沉積,屬漸新世。三個地層序列由兩個不整合分開,位于序列I和序列之間的不整合I是一個非常明顯的角度不整合,引起了一系列的褶皺構造。在灘歌盆地董家坪村我們觀察到了幾種不同的褶曲形態(tài),其中較為明顯的有背斜

13、和復背斜。(2)灘歌盆地褶皺構造基本特征背斜灘歌盆地由于受到了強烈斷裂活動的影響,多處可見巖層呈較為陡立的單斜形式,我們觀察到董家坪巖層為背斜構造,走向近東西,北翼陡、南翼緩,褶皺樞紐的走向約為東北偏北44。該褶皺的兩翼由下部的礫巖組成,產(chǎn)狀陡立,向南進入盆地內(nèi)部,地層產(chǎn)狀迅速變緩。在盆地東部邊緣,巖層向盆地內(nèi)傾斜,因此,該向斜是一個不對稱的短軸箱狀背斜。如下圖所示:復背斜 灘歌盆地由于處于構造運動較為強烈的褶皺帶,尤其是董家坪這一帶。此地區(qū)除受斷裂活動強烈影響外,主要表現(xiàn)為近東西向的褶皺變形,并疊加有近南北向或北東向的小型寬緩褶皺構造。這里的復背斜是規(guī)模巨大的翼部為次一級甚至更次一級復雜化的

14、背斜構造。這些大規(guī)模的次一級褶曲軸大體一致,褶曲軸面向下形成褶皺收斂。在空間上不是單個的向斜或背斜,而是多個連續(xù)的背斜和向斜的組合。如圖所示:3、斷裂構造(1)臥牛山簡介臥牛山省級森林公園地處武山縣天水第一古鎮(zhèn)灘歌鎮(zhèn)南14公里,在秦嶺西端與岷山交匯處,屬西秦嶺山系太皇山脈,因區(qū)內(nèi)一山形如臥牛而得名。海拔17003120米之間,總面積7448公頃。境內(nèi)多斷裂構造而形成的斷層與節(jié)理構造。(2)斷裂構造概念:地殼中巖石(巖層或巖體),特別是脆性較大和靠近地表的巖石,在受力情況下產(chǎn)生斷裂和錯動,總稱為斷裂構造。通常根據(jù)斷裂巖塊相對位移的程度,把斷裂構造分為節(jié)理和斷層兩大類。節(jié)理a.概念:巖層層面存在的

15、有規(guī)律的、縱橫交錯的裂隙。b.非構造節(jié)理分類:橫節(jié)理、縱節(jié)理、層節(jié)理、斜節(jié)理等。 c.臥牛山“X”形構造節(jié)理及成因:成因:斜節(jié)理是指節(jié)理走向與流線、流面斜交的節(jié)理,常兩組共生呈”X”形。節(jié)理面光滑,有時可見擦痕與光滑鏡面。這種節(jié)理屬于構造節(jié)理,是在橫節(jié)理、縱節(jié)理、層節(jié)理等形成后,巖體受壓因剪切作用所致。斷層a.概念:地殼巖層因受力達到一定強度而發(fā)生破裂,并沿破裂面有明顯相對移動的構造稱為斷層。在地貌上,大的斷層常形成裂谷和陡崖。b.斷層要素:斷層面:巖塊沿之發(fā)生相對位移的破裂面。斷盤:指斷層面兩側(cè)的巖塊,分上盤和下盤。位于斷層面之上的稱上盤,斷層面之下的成下盤。 斷層線:斷層面與地面的交線。

16、斷層破碎帶:斷層上下盤相對滑動部位所產(chǎn)生的巖塊的破碎帶。c.臥牛山斷層構造:臥牛山所在的灘歌盆地屬于盆嶺構造景觀,表現(xiàn)為一系列的山間斷陷地對古老片麻巖構造臺穹的分割,周邊多被拆離斷層所環(huán)繞。 (3)斷層的研究意義:研究斷層,搞清斷層的存在、性質(zhì)和產(chǎn)狀等,無論在實際應用或理論方面,都有重要的意義。斷層與礦床:礦床的形成、礦體產(chǎn)狀及其分布等,常常受斷層構造的控制。巖漿、熱水溶液、含礦溶液最容易循斷裂帶侵入或充填,形成重要成礦帶。在采礦過程中遇到斷層,礦層或礦體便會突然中斷,只有搞清斷層的產(chǎn)狀、性質(zhì)和斷距,才能求出礦層等的去向,然后決定下一步開采步驟和生產(chǎn)施工方案。對石油和天然氣來說,斷層是其運移的

17、通道,其構造對油氣的儲存與開采有重要影響。斷層與工程建設:進行工程建設、水利建設等,必須考慮斷層構造。水庫、水壩不能位于斷層帶上,以免漏水和引起其他不良后果;大型橋梁、鐵路、隧道等如果落在斷層上,必須考慮相應的工程措施。斷層與地下水:斷層構造與地下水運移和儲集具有密切關系。是否有斷層的存在以及斷層的性質(zhì)和規(guī)模如何,對山區(qū)基巖找水工作特別重要。張性斷層帶是良好的地下水通道,壓性斷層帶由于擠壓緊實常形成隔水層,斷層的一盤或兩盤的破碎帶和裂隙帶常形成地下水的帶狀通道。斷層與地貌:斷層能使本來簡單有序的底層復雜化,出現(xiàn)“飛來峰”、“構造窗”等現(xiàn)象。規(guī)模巨大的斷層還是重要的地質(zhì)邊界,劃分了不同地質(zhì)背景、

18、不同分層結(jié)構的地塊,分割著不同地貌景觀。斷層與地震:斷層,特別是活動性斷層是導致地震活動的重要地質(zhì)背景。斷層是地殼的薄弱環(huán)節(jié),是地球內(nèi)能釋放的主要場所,火山、地震、巖漿侵入都在這里發(fā)生。深大斷裂活動使地層的升降運動更加頻繁,導致地震頻發(fā)。研究斷層與防震減災:斷層對地球科學家來說特別重要。因為地殼巖塊沿斷層的突然運動是地震發(fā)生的主要原因??茖W家們相信:他們對斷層機制的研究越深入,就越能準確的預報地震,甚至控制地震。目前人類對于斷層的研究已取得了一些進展,與大地震相比,地質(zhì)斷層會頻繁的發(fā)生一些無大礙的小地震,通過對這些小地震的深入研究,掌握其有可能存在的某些規(guī)律,從而逐步實現(xiàn)對破壞性地震的預測預報

19、。(四)、區(qū)域地貌丹霞地貌 1、實習區(qū)概況武山水簾洞石窟位于天水市武山縣城東北25公里處的鐘樓山峽谷中。這里“群峰疊嶂,奇?zhèn)ネΠ?,曲徑幽林,鳥語花香,洞中水泉奔涌,山間溪潺潺”。水簾洞在試斧山東側(cè)的峭石壁上,是一個約30米高,20米深的拱形自然洞穴。試斧山相傳是魯班試斧所開,所以又叫魯班山,又因為山頂形似盛開的蓮花,又叫蓮花峰。魯班山峽山谷舊稱木林峽,屬第三紀造山運動形成的紅砂巖丹霞地貌。2、丹霞地貌丹霞地貌(Danxia landform),定義為“有陡崖的陸相紅層地貌”,1928年馮景蘭等在廣東省仁化縣丹霞山考察時首先命名。形成丹霞地貌的巖層是一種在內(nèi)陸盆地沉積的紅色屑巖,后來地殼抬升,巖

20、石被流水切割侵蝕,山坡以崩塌過程為主而后退,保留下來的巖層就構成了紅色山塊。丹霞地貌屬于紅層地貌,所謂“紅層”是指在中生代侏羅紀至新生代第三紀沉積形成的紅色巖系,一般稱為“紅色砂礫巖”。現(xiàn)在懸崖上可以看到的粗細相間的沉積層理,顆粒粗大的巖層叫“礫巖”,細密均勻的巖層叫做“砂巖”。丹霞地貌最突出的物點是“赤壁丹崖”廣泛發(fā)育,形成了頂平、身陡、麓緩的方山、石墻、石峰、石柱等奇險的地貌形態(tài),世界上由紅色砂礫構成的、以赤丹崖為特色的一類地貌是以廣東省仁化縣的丹霞山命名的,這就是丹霞地貌。3、武山水簾洞丹霞地貌 水簾洞魯班峽谷屬丹霞地貌,魯班山相傳為魯班試斧所開,山峰頂平、身陡、麓緩,從山腳仰望,便可看到奇特的兩山之間夾縫“一線天”。所在丹霞地貌是下三紀紫紅色塊狀細砂巖組成,武山丹霞地貌組成物質(zhì)為紅色砂巖,結(jié)構致密均一,硬度小,垂直節(jié)理發(fā)育,形成數(shù)十米的懸崖峭壁。由于長期受風蝕、雨蝕,在山體可以看見由于侵蝕而形成的山體小洞,和凹陷

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