《工程地质》野外实习指导书

《工程地质》野外实习指导书

目 录

第一章 江宁区汤山镇湖山地区野外实习

一、实习目的及任务 二、实习路线及观察内容 三、湖山地区地质概况介绍

（一）地形地貌

（二）地层、岩性及古生物特征 （三）地质构造简介 （四）地下水现象 （五）阳山碑材 （六）汤山猿人洞

第二章 六合区瓜埠山地质公园野外实习

一、实习目的及任务 二、实习路线及观察内容 三、瓜埠山地质概况介绍 第三章 南京地质博物馆简介

一、博物馆老馆 二、博物馆新馆

第一章 江宁区汤山镇湖山地区野外实习 一、实习目的及任务

1、观察沉积岩地区岩溶地貌现象。

2、观察、认识沉积岩的地层、岩性及古生物化石。 3、观察地质构造现象，认识褶皱构造现象和断层构造。 4、观察地下水现象。

5、学会使用罗盘，包括：测量岩层的产状，并学会在地形图上定点。

二、实习路线及观察内容

路线1、火石峰山脚下→沿盘山公路路边观察→火石峰北坡废弃采石场

主要观察泥盆系、石炭系地层的岩性及古生物化石。观察孔山背斜在火石峰出露的特征。学会利用罗盘测量地层产状。

路线2、火石峰山脚下→沿盘山公路路边观察→中国水泥厂采石场

主要观察石炭系下统的地层特征。利用罗盘测量地层产状。

路线3、棒锤山西小铁路边人工剖面

主要观察三叠系中下统青龙群下部地层、岩性等。利用罗盘测量地层产状。

路线4、明文化村→大石碑→汤山雷公山猿人洞

在明文化村古代废弃的采石场中，观察二叠系栖霞组地层中岩性、化石特征。考察大石碑断层，寻找该断层存在的证据，判断该断层的性质。

在汤山雷公山猿人洞中，考察奥陶系碳酸盐岩中发育的溶洞特征，观察洞内的钟乳石特征。在葫芦洞中考察第四系更新统堆积层特征，观察南京汤山古人类——南京直立人化石（牙齿1枚、头盖骨2件）。

三、湖山地区地质概况介绍 （一）地形地貌

汤山位于南京城东约28km，自南京有汽车直通汤山镇、湖山等地，交通方便。 本区位于宁镇褶皱束的南带，地形上有三列山组成，走向NEE，三列山之间是两个纵向次生谷地。

北列山海拔高度在120～169m，包括排山、棒锤山。

谷地1：北侧湖山谷地是二叠系龙潭煤系地层经过地表水侵蚀形成，该谷地两侧的谷坡上发育有二级阶地，第一阶地海拔40～60m，即农田、煤矿所在地，第二阶地海拔60～70m，主要为残积、坡积之碎石，夹有少量冲积成因的粉砂质粘土。

中列山山势较高，一般标高为160～250m，主要包括黄龙山、团山、纱帽山、土山、陡山、狼山等，主峰孔山高341.8m。

谷地2：南侧谷地是志留系高家边组页岩地层被剥蚀而成（老宁杭公路）。 南列山简称汤山，其主峰海拔292.3m。

泉水：孔山北坡山脚下，有孔山寺泉；棒锤山泉，均为上升泉。

（二）地层、岩性及古生物特征

宁镇地区地层单元属于扬子地层区下扬子地层分区宁镇地层小区。本次实习穿越路线区域出露的地层见表1：

表1 汤山镇湖山地区地层一览表

系 第四系（Q） 三叠系（T） 下、中统 上统 二叠系（P） 下统 上统 石炭系（C） 中统 下统 上统 泥盆系（D） 中下统 下面由老至新依次介绍如下：

茅山组 栖霞组、孤峰组 船山组 黄龙组 金陵组、高骊山组、和州组、老虎洞组 五通组 青龙群 龙潭组、大隆组 统 中、上统 组 黄马青群 1、泥盆系（D）

（1）中下统：茅山组（D1＋2m）

在孔山北侧采石公路东端有出露，厚约20m左右。岩性：为紫红色间夹灰黄色的砂岩、粉砂岩、粉砂质页岩，砂岩呈中厚层状，沿层面常见白云母片。岩石原生色（新鲜色）为灰黄、或者灰白色，由于受到氧化作用而呈现紫红色。

茅山组与下伏坟头群地层呈整合接触。

（2）上统：五通组（D3w）

岩石坚硬，常构成高山之顶，露头好。

假整合于茅山组地层之上，接触面略显受侵蚀之痕迹，局部见到细的砾石，砾石成份为茅山组砂岩。

五通组厚约150m，可分四部分：

底部：灰白色石英砾岩、石英砂岩，厚层状，层次清楚。石英砾岩有三层以上，砾石成份：白色石英、黑色燧石等，呈滚圆或半滚圆状，砾径在1～3cm为主，砾石可排列成单向斜层理。

下部：灰白色石英砂岩，厚层状，夹有粉砂岩薄层。砂岩中石英含量可达95％以上，为硅质胶结。具有缝合线构造，具有单斜层理。

上部：黄褐色砂岩、粉砂岩，夹有较多的灰白色粘土岩及灰黑色碳质页岩，局部夹有扁豆体状薄层赤铁矿。

顶部：灰白色中厚层状石英砂岩，缝合线构造非常发育，根据此能准确判断层面。 化石：在灰黄色砂岩中见到植物化石：斜方薄皮木、亚鳞木等。

2、石炭系（C）

分下、中、上统

（1）下统（C1）：C1分四组

① 金陵组（C1j）

厚度：6m

岩性：灰黑色微晶生物碎屑灰岩，厚层状，生物碎屑主要是：海百合及腕足类碎片，含有有机质及泥质成分较高，击之有臭味，底部有一层铁质粉砂岩与D3w接触。

化石：多，盛产假乌拉珊瑚、笛管珊瑚，石燕类化石，金陵穹房贝等。 与下伏五通组（D3w）呈假整合接触。

② 高骊山组（C1g）

厚度：36m

假整合于金陵组之上，金陵组顶面有受过侵蚀之痕迹，侵蚀面起伏不平，因受过氧化，颜色发红，面上有Fe Mn质薄层堆积。

下部：灰白色、深灰色、紫红色页岩夹薄层砂岩，含有褐色泥质生物屑微晶灰岩透镜体，见有腕足类化石碎片。

中部：灰黄色石英砂岩、粉砂岩夹有数层灰紫色、灰绿色、灰色页岩。（杂色页岩）

补给区较远。根据温泉水气体成份N2、O2和大气降雨中气体成份相似，化学成份也与一般冷泉相似，为硫酸、重碳酸钙镁型水，说明水的来源主要是大气降雨的补给。至于水中F、Sr、SO4和Th的异常含量，可能是补给区或径流区的有关矿脉被氧化，这些元素溶解于水后被带来的，也可能是从深部低温热液中带来的。补给区可能来源于西部、北部甚至东部山区，可以是垂直渗入补给或侧向补给，也可以是通过断层带的越层补给。

关于温泉热源：（1）地热增温——断裂构造通向地壳深部，水经过深部循环而加热。根据每33米温度增加1℃计算，只要在深达1000米以下，温度就能较平均气温增加33℃而达到50℃以上。（2）受地下岩浆热液余热影响——汤山附近地下有多种火成岩岩脉，这些岩浆岩在深部处于相对高温的状态，相当于一只热火盆加温源，而地表水或大气降雨通过断层带入渗或流经它的附近，接受加温，再循环流出地表。（3）放射性元素的蜕变和硫化矿床的氧化作用，均可放出大量的热量。

（五）阳山碑材

实习内容：

1、了解阳山碑材概况 2、考察地层及岩性组合特征 3、考察断层构造

1、阳山碑材概况

位于湖山地区的明文化村阳山公园内，因大石碑和仿明建筑、明文化表演而成为旅游胜地。大石碑位于黄龙山北侧、火石峰南侧。

公元1405年明成祖朱棣起兵夺得他侄儿的帝位，为笼络人心，稳定政局，就决定要建造一巨型石碑以表朱元璋的功德，并彰显自己是朱元璋的嫡系。于是，他征集了全国万余工匠依阳山南麓开凿碑材三块。其中碑座石材高13米，宽16米，长30.35米，重达1.6万吨；碑身石材长49.40米，宽4.4米，高10.7米，重约8700吨左右；碑额石材高10米，长20.3米，宽8.40米，重约6千吨左右。若此碑立起总高为78米，重3.1万吨，确为举世罕见，硕大无朋，令人叹为观止。难怪清代著名诗人袁枚在《洪武大石碑歌》中惊叹：“碑如长剑惊天倚，十万骆驼拉不起”，被称为天下第一碑。为取此石材，古代劳动人民付出了非凡的艰辛与血汗，数千民工，石匠累死皇家采石场，今碑石附近坟头村即是当时民工的合葬地。这三块石材都已成形，其中碑额已与山体分开，碑身、碑座也仅有一端相连。此石材又为何遗弃不用？说法有二：一说明朝国势渐衰，朱棣又迁都北京，故不用；一说因南京地理与气

候所了限，不适古代的滚木与冰运的方法，无法运输而不用。

碑材石质为二叠系栖霞组的臭灰岩，层厚一般超过5-10m，因取材正位于一向斜的核部，故岩层倾角小，易于开采，是南京地区层厚最大并易于开采的岩石，显示了古代人民的选材智慧。碑材岩石形成于距今约2亿9千万年，自岩石形成之后，深埋在海面之下约1000m深处，自距今2亿年前，这些岩石才开始暴露于地表。碑材岩石形成的时间是南京直立人生存距今时间的450～680倍，更是大石碑开采距今时间的34万倍，足显其古老和地球之伟力。

2、地层及岩性组合特征

在明朝废弃的古采石场内坑底，考察栖霞组地层中岩性特征。

（1）地层岩性——在明朝古采石场内坑底栖霞组地层，岩性为深灰色、灰黑色的厚层状生物微晶灰岩，富含沥青质，有时污手，地质锤击之有臭味。

（2）燧石——岩石中可以观察到很多黑色的燧石结核、条带，有时呈定向排列，延伸较短；

（3）方解石脉——还有白色、肉红色的粗细不等的方解石脉延伸。 （4）化石——蜓、珊瑚、菊石

3、断层构造

（1）大石碑碑座断层

在大石碑碑座以西约50米，在该古采石场内岩璧上，在栖霞组灰岩中发育一条延伸几十米的断层。该断层自岩璧向东延伸至采石场底部清晰可见。该断层是发育于陡山～大石碑向斜核部地层的一条以正断层性质为主的断层。

断层证据有：

① 有明显的断层面存在，倾角较陡，近乎直立约75～85°，断层面主体向南西倾斜（约230°），

② 断层两盘地层产状相同，岩性同为栖霞组灰岩，但地层横向不连续，发生明显错动， ③ 沿断层带走向发育有断层角砾岩和张节理，节理缝内充填有梳状的粗大方解石脉， ④ 沿断层面走向发育有构造裂隙泉，为古代人所用水井。

（2）大石碑碑身断层

在大石碑的碑身西侧，碑身与山体之间形成了“一线天”奇观，实乃也存在一条断层，该断层倾角几乎直立，达85°以上，综合判断该断层为一条正断层。

断层主要证据有：

存在断层面，其上岩石较破碎，分布有构造岩。古代工匠就是沿着此断层破碎带进行开挖，使大石碑碑身与山体容易分离，彰显了古代劳动人民的智慧。

（六）汤山猿人洞

位于汤山镇西的古猿人洞的发现是继云南云谋、陕西蓝田、北京周口店、安徽和县猿人之后的重大考古突破。1995年后，这里便成为对游客开放的旅游景点。

汤山镇西的雷公山中，有一个巨大的溶洞群，现已探明溶洞总面积达数万平方米，目前对游人开放的有雷公洞和葫芦洞。在雷公洞溶洞的奥陶系碳酸盐岩中，发育有钟乳石，其形态千奇百态，成为地质旅游资源。1993年3月13日在葫芦洞第四系更新统堆积层中，产有南京汤山古人类——南京直立人化石（牙齿1枚、头骨2件），以及数百件脊椎动物化石，引起了世界的瞩目。

南京直立人属晚期猿人，其生存年代与北京直立人大致相当。两件头骨化石地质年代分别为：63.7万年～52.3万年和47.8万年～42.3万年。南京直立人化石不仅补充了为数很少的中国古人类化石材料，而且因其具有与欧洲直立人和非洲直立人及早期智人较近的特征，使得该化石对中国古人类起源与进化的研究意义更显重大，南京地区人类史也因此向前推进了20多万年，证实了长江流域是中华民族的发祥地之一。南京直立人及其他脊椎动物化石也为南京地区自然环境变迁的研究提供了重要的科学依据。

在葫芦洞内发现的化石还有肿骨鹿、斑鹿等十余种，这些动物多生长在距今1.5亿年前的中更新世。

第二章 六合区瓜埠山地质公园野外实习 一、实习目的及任务

1、观察认识火山岩地区（主要为玄武岩）地貌现象， 2、观察认识火山岩地层及岩性，

3、观察认识下蜀黄土、浦口组、雨花台组地层沉积物特征。

二、实习路线及观察内容

1、观看介绍瓜埠山地质公园的电视记录片（20分钟）。 2、古火山口地貌的观察

主要观察古火山口的平顶山地貌，了解其形成的原因。 3、火山口附近地区考察

主要观察认识火山岩的类型及其特征，火山岩类型有：火山集块岩、火山角砾岩以及火山熔岩（玄武岩），了解玄武岩柱状节理形成的原因。

4、在火山口周边地区观察

主要观察白垩系浦口组地层、第三系雨花台组地层特征。了解河流沉积物的组成与特征，寻找雨花石。考察第四系下蜀组黄土的特征，观察下蜀组黄土与下伏地层的角度不整合接触关系。

三、瓜埠山地质概况

瓜埠山地质公园位于六合区东南14公里处，总面积3km2，以火山群石柱林群、雨花石地层群等地质景观为主体，以自然生态和人文景观为辅的大型综合性地质公园。

（一）瓜埠山火山地貌、火山岩特征

瓜埠山是一座距今约500万年前喷发形成的小型盾火山。盾状火山(Shield Volcanoes)——是指具有宽阔顶面和缓坡度侧翼（盾状）的大型火山。通常火山挤出的产物主要为低粘滞性的玄武岩岩浆。大多数火山如不是广阔圆丘形的盾状火山，就是火山坡陡峭成锥形的成层火山。盾状火山由多层流动性很高的熔岩堆积而成，因为熔岩在硬化前可以流到很远的地方，结果便形成倒置浅碟似的低矮圆丘形山。盾状火山的山坡虽然不陡峭，但是火山本身可以非常巨大。

1、玄武质火山碎屑物

由火山猛烈喷发形成，包括火山角砾、火山渣、火山弹、火山灰等。分布在玄武岩石

柱附近。这些物质在火山喷发时，由于喷发猛烈、喷发较高，快速冷却而形成，所以无柱状节理形成，一般具有气孔杏仁构造发育。这些有气孔多的玄武质火山碎屑物质，胶结不好，松散，极易风化，形成疏松状的碎屑物质。

在山顶位置保留的黑色岩石即为原来火山通道中的火山渣，它们与柱状节理组合在一起，犹如一座大自然雕塑的雄狮。

2、熔岩

由火山喷溢而形成熔岩流，慢慢冷却就形成了黑色玄武岩。这些玄武岩主要矿物为辉石和斜长石，次要矿物为橄榄石（风化后变成了红褐色的伊丁石）。玄武岩外貌呈黑色，致密，坚硬，出现清晰的柱状节理，单个体一般呈五边形、六边形。熔岩石柱在地质学上称为柱状节理，主要物质成分是黑色玄武岩，硬度大，声音清脆，隐晶质，石柱整体透水性强。

石柱形成的原因：火山喷溢→形成熔岩流→慢慢冷却收缩→柱状节理，收缩的方向指向几何中心→形成五边形、六边形。柱状节理的形态与冷却面有关：冷却面水平→形成竖直节理；冷却面垂直→形成水平节理；冷却面弧形→形成聚敛或发散节理。

（二）白垩系浦口地层

分布在瓜埠山公园东北部山脚下一带，时代为白垩纪（K2p），岩性为紫红色的砂岩、粉砂岩、泥岩，风化后形成红壤种植有庄稼。

（三）雨花台组地层

属第三系地层（N1～2y），灰色、灰黄、灰绿、灰红色或黄褐色弱固结碎屑岩，包括：砾岩、砂砾岩，砂砾岩，粉砂岩，粉砂质泥岩。砾石成分以石英为主，其次是燧石、石英砂岩、硅质灰岩以及火山岩、变质岩等等，砾径一般为数厘米，少量在10厘米以上，个别大于50厘米，总体分选性中等，磨园度较好，具有定向排列。砂层具有清晰大型的斜层理。在公园东面山顶上地层测量到产状。

该地层为瓜埠山火山基底地层，局部地段可见火山岩侵入该地层中，为火山喷发时候岩浆灌入火山通道附近地层中，后经采石场开采而出露地表。著名的南京雨花石就产自该地层。

（四）下蜀组黄土

下蜀组黄土分布在瓜埠山公园山顶、山坡低矮处，其上生长有树木、植被等。时代为第四纪（Q）。下蜀黄土的主要特征：土黄色～微红色，由粘土、亚粘土、细砂组成，富含钙质结核。在山顶处可见下蜀组地层（Q）与雨花台组（N1＋2y）地层呈明显的角度不整合接触。

第三章 南京地质博物馆参观

一、博物馆老馆

老馆设置了《地学摇篮》、《中国石文化》、《矿产资源》和《地质环境》4个展厅。

1、《地学摇篮》展厅

位于一层的地学摇篮展厅形象、直观地展现了中国古代地质学思想和中国近现代地质科学发展历程的展览。它展现了原中央地质调查所的诞生、成长和取得的卓越贡献，重点介绍了新中国48位两院地学院士的风采：他们是近现代中国地质科学研究发展历程的参与者和见证人，为中国地质科学事业的发展书写了辉煌的篇章。《地学摇篮》展厅也是国内唯一的再现原中央地质调查所发展历史的展厅。

2、《中国石文化》展厅

位于二层的中国石文化展厅，观众可以领略源远流长的中国石文化历史，感悟到“石人合一”的无我境界，其中宝玉石文化、文房石文化、园林和观赏石文化，陈设形式新颖独特、展品内涵丰富。

3、《矿产资源》展厅

位于三层的矿产资源展厅布设了世界矿产资源、中国矿产资源、江苏省矿产资源、中国古代采矿技术、矿产资源开发利用等几个展区。采用互动形式展示了世界、中国、江苏的矿产资源分布。用先进的真人幻像技术和实景模型生动再现了古代铜矿开采场景，使观众不得不惊叹于古人的聪明才智。

4、《地质环境》展厅

地质环境展厅主要展示和演示地质灾害与防治、矿山环境与治理、保护地质遗迹等内容。观众可以身临其境地感受地震爆发时的振荡、海啸、滑坡、泥石流等自然灾害发生时人类的无助，还可了解到灾害发生的根源、预防及治理等专业知识。

二、博物馆新馆

新馆设置了《恐龙世界》、《行星地球》和《生命演化》3个展厅。

1、《恐龙世界》展厅

位于一层～二层，恐龙世界展厅，贯通2-4层、模拟中生代场景的巨大展示空间，陈列有世界上保存最完整、亚洲最大的恐龙——炳灵大夏巨龙，它身高8米、体长28米的装架模型与其真骨化石（10枚颈椎、10枚背椎，2枚近端尾椎、部分颈肋和背肋、1枚脉弓、右肩胛骨、右乌喙骨和右股骨）同时展出;首次装架展出了杨钟健先生在国内首次发现的3具恐龙真骨化石;还配有恐龙影院、模型互动、恐龙常识介绍与知识查询展区。

2、《行星地球》展厅

位于三层的行星地球展厅，通过实物标本、仿真场景、模型、视频、图板等手段，揭示了宇宙和恒星的起源与演化、太阳系的形成、地球的诞生与运动、矿物和岩石等自然奇观。

3、《生命演化》展厅

位于四层的生命演化展厅，采用丰富的实物标本陈列，逼真的模拟场景展示、演化长廊表现等形式，展现生物进化与演变、生命发展历程、人类之旅等。观众可以身临其境的体验生命的诞生、演化的曲折经历，了解生命进化由水生到陆生、简单到复杂的过程。

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