太行山区下前寒武系典型地质标准剖面及观察点

1.路线一　峪沟水库—朱会地质路线

1）目的与要求

（1）观察沉积岩及中性岩浆岩的岩性特征、结构、构造；

（2）观察沉积岩、变质岩、中性喷出变质岩的特征、结构、构造；

（3）观察太古界与下元古界、长城系与下元古界地层间的接触关系；

（4）观察节理发育特征，并判断剪节理、张节理。

2）所需工具

罗盘、地质锤、地质包、记录本、铅笔、橡皮等。

3）教学内容

（1）观察下元古界与下伏太古界赞皇群的接触关系；

（2）观察沉积变质岩的特征；

（3）观察火山碎屑岩的特征；

（4）观察沉积岩特征；

（5）观察侵入岩的特征；

（6）观察长城系与下元古界的接触关系；

（7）观察节理特征。

4）路线观察

该路线是太行山区下前寒武系典型地质标准剖面。由下而上划分为晚太古界赞皇群、下元古界甘陶河群、下元古界长城系、太古界在该路线出露的主要岩石为角闪斜长片麻岩，下元古界在该路线出露的主要岩石为浅变质岩，由变质砾岩、变质沙岩、板岩、变安山岩和碳酸岩组成，构成上具有不整合接触，节理发育。根据上述特点，将该路线分为6个观察点。

点号：No.1。

点位：在峪沟水库大坝南50 m处。

点性：构造点。

内容：①观察太古界赞皇群岩性、元古界南寺组岩性；②观察判断断层。

在峪沟水库大坝南 50 m东，有一沉积间断断层。断层上盘为下元古界甘陶河群岩层，下盘为太古界赞皇群层。断层面产状95°∠70°。

断层下太古界赞皇群石家栏组主要岩性为一套遭受中浅级区域变质作用及不同程度的混合岩化作用的变质岩系，由黑云母斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、磁铁石英岩等组成，局部混合岩化作用强烈。其片理、片麻理产状大致为：走向近SN，倾向W或NNW，倾角45°∠60°，出露岩层较厚。

断层上盘是元古界甘陶河群南寺掌组，以粗碎屑岩和变安山岩为主，按岩性划分，下部为灰红—灰绿色巨厚层变质含砾长石石英沙岩，一般石英含量占 40%，微斜长石含量占45%～50%，其他为绢云母。砾石成分主要为石英，砾径为 0.2～2 cm，呈透镜状，平行片理排列，砾石含量一般为 10%～15%。胶结物为 SiO2，均已重结晶。上部为浅灰、灰黄色厚层粗—中粒变质长石石英沙岩，变晶结构，石英含量占 50%，胶结物为泥质，均变质为白云母或黑云母，岩性稳定，局部含砾。岩层产状为265°∠30°。

点号：No.2。

点位：水库大坝南端，距No.1大约50 m处。

点性：构造点。

内容：观察斜层理。

在下元古界甘陶河群南寺掌组底部变质砾岩层及中粗粒变质长石石英沙岩层中斜层理发育。以磁铁矿交错层理为主。交错层理属于原生构造。在构造上可以指示岩层顶面方向，有助于辨别岩层层序的新老关系及空间分布规律。

点号：No.3。

点位：峪沟水库西大路拐弯处，距No.2点 150～300 m。

点性：岩性点。

内容：观察辉绿岩产状及岩性。

辉绿岩呈脉状侵入于甘陶河群南寺掌组中部沙砾岩地层中，属于元古代浅成侵入岩。由于受EW向构向应力场挤压作用，岩脉沿SN—NNE向断裂构造发育起来，辉绿岩呈绿色，变余自形晶粒及变余辉绿结构，原岩的辉绿结构在部分岩石中仍清晰保留。矿物成分主要是斜长石、次闪石、其次为绿泥石、黑云母，副矿物为钛磁铁矿。

点号：No.4。

点位：位于No.3西北350 m。

点性：构造点。

内容：观察羽状剪节理。

由于板状沙岩曾受到构造变形作用而发生破裂，主干节理被石英脉充填具右行剪滑动性质，与主干节理显示出一定的夹角，显示出张性的羽状节理，并被石英充填。总体看来，这是一组典型的张剪性节理。

点号：No.5。

点位：沿途观察，No.1～No.6。

点性：岩性点。

内容：①观察中性喷出岩岩性特征，结构和构造特征；②观察沉积变质岩的结构、构造特征。

在该路线中，主要以甘陶河群浅变质砾岩、沙岩、板岩、白云岩和浅变质中性火山喷出岩这套韵律沉积地层。接触关系清楚。主要岩性为一套巨厚的海相碎屑岩—碳酸盐岩—火山岩的浅变质岩系。主要岩石类型描述如下：

①变余砾粗粒长石石英沙岩。在我们已观察过的 No.1～No.2 之间，岩石颜色呈灰色，变余沙状结构。碎屑成分以石英为主，含量70%～80%，石英被压扁拉长，定向分布，石英一般粒径 0.5～l mm，最大 2～3 mm。长石以微斜长石为主，含量 10%～15%，分布不均。胶结物为重结晶的绢云母，呈鳞片状。该层发育交错层理。

②粉沙质板岩。在 No.6 观察点东 100 m 处，为粉沙质板岩，多为深灰色、黑灰色，常与变石英沙岩构成韵律层，板状构造，岩石碎屑以石英为主，并有少量的黑云母，石英碎屑磨圆度较差，局部可见波痕。

③变质安山岩。在 No.4 观察点西 100～200 m，出露的岩层为甘陶河群变质安山岩。普遍遭受蚀变，使原来岩石的面貌有所改变。岩石呈深灰绿色、灰绿色、暗紫色、黑绿色；具有气孔构造，气孔有定向性，常被石英、铁、锰质充填。主要矿物有长石、角闪石、石英。长石、角闪石部分或全部被绿帘石、绢云母等交代。

④安山集块岩。分布在南寺掌组上部。岩石呈深灰绿色—黑绿色。角砾成分主要为安山岩块，偶见板岩或长石石英沙岩碎块。角砾大小不等，一般为 5～l0 cm，大者达 50～60cm，含量70%～80%。角砾多呈次棱角状、浑圆状，微具定向排列，胶结物为安山质熔岩。

点号：No.6。

点位：峪沟交叉路口向西临河拐弯处。

点性：岩性点和构造点。

内容：①南寺组顶部岩性；②甘陶河群与长城系接触关系；③长城系地貌特征。

南寺组顶部在此以石英沙岩、板岩夹白云岩为主，上部被长城系长石石英沙岩覆盖。长城系在地貌上呈陡峭的山峰。在峪沟沟口仰望对面山峰，可见甘陶河群与长城系呈明显角度不整合关系。

白云岩呈淡红色，主要由微晶白云岩组成，并含有少量方解石晶粒即细粒石英集合体，块状构造。

5）思考题

（1）本路线中共见到几种构造现象？

（2）本路线见到的沉积岩的特征是什么？

（3）本路线见到的变质岩的特征是什么？

（4）本路线见到的火山岩的特征是什么？

（5）本路线见到的侵入岩的特征是什么？

2.路线二　相思沟—吴家窑地质路线

1）目的与要求

（1）了解部分碎屑沉积岩、化学沉积岩、变质火山岩的岩性特征及其工程地质性质；

（2）了解地层间接触关系的野外表现特征；

（3）了解断层存在的野外标志；

（4）了解褶皱构造的野外表现特征。

2）教学内容

（1）观察中元古界长城系常州组（chc）沙岩、长城系赵家庄组（chz）页岩、下元古界甘陶河群南寺组四段（Pt1ns4）变质安山岩、中寒武统张夏组石灰岩的岩性特征，并掌握各类岩石的工程地质特征；

（2）观察常州组与下伏赵家庄组的平行不整合接触关系，观察赵家庄组与下伏南寺组的角度不整合接触关系；

（3）观察相思沟逆掩断层；

（4）观察石太高速公路吴家窑处的褶皱构造。

3）实习用品

地质锤、罗盘仪、放大镜、盐酸、胶布、地质包、记录本、铅笔、橡皮等。

4）路线观察

点号：No.1。

点位：公路北侧，养路班房西侧小河边石崖下。

点性：岩性点。

内容：该点出露的是中元古界长城系常州沟组地层。主要岩性为一套经过轻微变质的粗碎屑岩系。下段为紫红色、粉红色或灰白色中细粒石英沙岩，底部为粗粒沙岩，含砾粗沙岩；中段为紫色、暗紫色中—粒长石石英沙岩；上段为灰白色巨厚层中—细粒石英沙岩。岩石碎屑成分主要由石英组成，含量约占 90%。大部分为硅质和铁质胶结，硅质胶结部分形成石英次生边。少量为泥质胶结，泥质胶结物部分已重结晶为绢云母。沙岩中层理发育，层面上可见波浪构造。

石英沙岩，特别是硅质胶结的石英沙岩，一般其强度高，工程性质好，但层理构造造成其工程性质具有各向异性。因此，在实际工程工作中要注意其产状及其与工程建筑物的相互关系对建筑物的影响。

点号：No.2。

点位：沿小河前行，距No.1大约100 m处。

点性：地质界线点。

内容：该点出露的是常州沟组与下伏赵家庄组的地层界限点。该点向前行，即为赵家庄组地层。主要岩性为紫红色页岩夹灰白色透镜状沙质泥灰岩。下部为灰紫—暗紫色页岩夹多层透镜状沙质泥灰岩；中部为绛红色页岩夹少量沙质泥灰岩；上部为绛红色页岩与粉红色薄层石英沙岩互层。赵家庄组岩层的新鲜面多呈纸片状页岩，风化后易形成小碎片。

页岩是工程性质最差的岩石之一，它的强度低，抗水性差，亲水性强，特别是当其中有较多节理时，一旦遇水浸泡，工程性质迅速恶化，常发生膨胀、软化或崩解，对工程建筑物造成危害。

常州沟组地层与下伏赵家庄组地层岩性明显不同。常州沟组底部的含砾粗沙岩和赵家庄组顶部的黏土岩说明两套地层间存在着沉积间断，而两套地层的产状近似，因此，这两套地层之间为平行不整合接触关系。

点号：No.3。

点位：沿小河前行，距No.2大约150 m处。

点性：地质界线点。

内容：该点为中元古界长城系赵家庄组与下元古界甘陶河群南寺组地层的分界点。甘陶河群南寺组主要为一套变质安山岩、安山集块岩、熔岩角、砾岩。岩石呈深灰绿色，具变余斑状结构，斑晶主要为斜长石和角闪石，它们大都能变为绢云母和绿泥石。

安山集块岩其基质为安山质。熔岩角砾岩的角砾成分主要为安山岩块，角砾大小不等，一般在5～10 cm，部分岩石中气孔、杏仁构造很发育，主要填隙物为石英、绿泥石等。

安山岩一般情况下工程性质良好，但当其中的气孔、杏仁构成或原生节理发育时，岩石孔隙度增加，抗水性降低，工程性质变差。

赵家庄组地层与下伏南寺组地层岩性不同，产状不同，反映二者之间为角度不整合接触关系。

点号：No.4。

点位：相思沟沟口。

点性：地质构造和地质界线点。

内容：该点为下元古甘陶河群南寺组地层与古生界中寒武统张夏组地层分界点。张夏组地层的主要岩性为灰色、深灰色厚层鲕状灰岩及黄绿色薄层泥质条带灰岩，其间夹有少量竹叶状灰岩及黄绿色页岩。下部为鲕状灰岩，致密灰岩夹生物碎屑灰岩，并夹有黄绿色页岩；中部为浅灰、灰绿色中层泥质条带灰岩；上部为浅灰色中厚层泥质条带鲕状灰岩。石灰岩一般都具有较好的工程地质性质，但当岩石裂隙发育且岩层处于地下水位以下时，石灰岩有可能被溶蚀，形成一些对工程不利的溶蚀裂隙和溶洞，这一点应引起特别注意。该点出现了老地层（Ptlns4）覆盖在新地层之上的现象，暗示此处可能有断层构造的存在。但沟口由于沉积物的覆盖，很难发现其他证据。沿小路北行约300 m，可见长城系赵家庄组页岩覆盖在张夏组灰岩之上，接触面清晰，灰岩上面擦痕发育，附近发育有断层泥，说明是一条断层（带）。相思沟断层两盘岩层的接触关系，在平面图上更加直观，断层左侧老岩层覆盖在右侧较新岩层上。这种现象通常是我们确定断层存在的证据之一。断层面走向 NNE，倾向NW，倾角约 40°。从两盘岩层新老关系可以判断相思沟断层为逆掩断层。断层破碎带一般工程性质很差。实际工作中，工程建筑物的位置应尽量避开断层，特别是较大的断层。

点号：No.5。

点位：石太高速公路352.2 km处。

点性：地质构造点。

内容：石太高速公路 354.2 km 处，下行线右侧高陡边坡上，主要为石灰岩，岩层中褶皱构造发育。公路走向与褶曲轴向交角较大，在边坡上明显显示出褶曲的横断面形态。

5）思考题

（1）请采集沙岩、页岩、石灰岩的标本，利用点荷载仪进行强度测试，并进行比较（注意不同方向的强度）。

（2）在断层发育地区进行工程建筑应注意什么问题？

3.路线三　岗南水库地质路线

1）目的与要求

观察混合花岗岩的岩性特性及构造特点，节理发育特点，节理产状的测量。

2）所需工具

罗盘、放大镜、地质锤、记录本、铅笔、橡皮等。

3）路线观察

该点位于岗南水库北侧公路边，距石家庄铁道学院 66 km。该地出露的花岗岩是太古代岩体，由于后期构造运动，使该区发生褶皱的同时，热液值很高使该区发生热变质作用，形成一些混合花岗岩。

由沉积岩受后期热力影响形成的花岗岩富含钾长石、黑云母和石英，次生矿物黑云母，并常见片麻岩、沉积岩的一些特征。石英结晶颗粒粗大，与钾长石同时结晶，构成文象交生。钾长石灰白色、浅黄色、玻璃光泽，晶形较好。石英粒状，结晶颗粒粗大，油脂光泽。黑云母为暗色矿物，呈暗绿色或暗褐色，普遍具有定向排列，局部成堆富集（岗南水库大坝西南端更为明显）。由于黑云母中含少量铁，在长期氧化过程中使该剖面呈浅褐色。

在地貌上，混合花岗岩星球状，植被较发育，出露面积不大。混合花岗岩发育于太古代老变质岩地层中，与太古代变质岩呈一种渐变过渡，不会超越老地层。

在路边剖面上可见节理较发育。节理呈 X 形共轭节理，节理交叉端已被风化成弧形，产状为231°∠80°、112°∠86°。经分析该X形共轭节理是受早中元古代主应力场影响，主应力场方向近 SN，属于太行山中段，为准地台基底褶皱，褶皱轴向近 EW，与阜平地区褶皱变形和谐一致，共同组成连续褶皱。

4）思考题

（1）测量本剖面节理产状；

（2）混合花岗岩的岩性特点，结构、构造特点。

4.路线四　七狮村地质路线

1）目的与要求

（1）观察并掌握沉积岩（化学沉积岩、风暴沉积岩）的岩性特征；

（2）各统地层分界及划分标志；

（3）观察并采集古生物化石标本；

（4）野外实测剖面的方法和罗盘的使用方法。

2）实习内容

（1）以中上寒武统地层为例，学会地层划分的岩石地层学方法和生物地层学方法，并学会利用叠层石化石判断岩层顶底面；

（2）以寒武系沉积地层为例，练习野外测量地质剖面的工作程序；

（3）观察不同岩性的岩石抗风化能力以及节理等小结构与岩石工程地质性质的关系；

（4）采集石灰岩标本，研究其岩石力学性质。

3）实习用品及器材

图板、坐标纸、标杆、测绳、地质锤、罗盘、三角函数计算器、三角尺、量角器、钢卷尺、放大镜、盐酸、胶布、记录本、铅笔、橡皮等。

4）路线观察

点号：No.1。

点位：七狮村西公路旁。

点性：岩性点。

内容：本点处出露地层为中寒武统张夏组鲕状灰岩，致密块状，浅灰—灰黄色，鲕状结构，鲕粒均匀分布，粒径 l～3 mm 不等。岩石节理发育，沿平行层面方向或穿切层面有方解石脉填充。表面局部有浅刀砍纹发育，形成具刀砍状构造的白云质刀砍灰岩。岩层中局部可见到三叶虫化石。向上鲕粒变细，逐渐出现叠层石且数量逐渐增多，局部泥质化。

点号：No.2。

点位：No.1点向北100 m山坡上。

点性：岩性分界点。

内容：点南侧为中寒武统张夏组鲕状灰岩，点北侧为上寒武统崮山组泥质条带灰岩。岩石浅黄色—黄绿色，致密块状构造，条带状结构，风化强烈，表面有氧化铁膜形成。中部夹有少量含泥质条带的竹叶状灰岩。上部薄层泥质条带灰岩层含有三叶虫化石。

点号：No.3。

点位：No.2点北60 m处山坡上。

点性：岩性分界点。

内容：点南为上寒武统崮山组泥质条带灰岩，点北为上寒武统长山组竹叶状灰岩。长山组底部地层为浅灰色薄层泥质条带灰岩，中部以中厚层紫红色竹叶状灰岩为主。其间含有薄层的紫红色含铁碎屑灰岩，竹叶状灰岩碎屑周围具紫红色氧化圈。顶部为一层致密灰岩，其间夹有薄层泥灰岩，局部含三叶虫化石。

点号：No.4。

点位：No.3点北60 m处山坡上。

点性：岩性分界点。

内容：点南为上寒武统长山组灰岩，点北为上寒武统凤山组的灰岩，凤山组地层底部以灰—浅灰色薄层泥质条带灰岩夹竹叶状灰岩为主，中上部为浅灰、灰白色中厚层白云质灰岩夹竹叶状灰岩为主，逐渐过渡灰黄色中厚层细晶白云岩，风化后表面为土白色，局部具刀砍纹，岩石细晶结构，致密块状构造为主，含有大量的叠层石化石。

5）思考题

（1）从各统和各组岩层的划分来分析岩层划分的依据。

（2）从岩层的产状、节理的发育程度以及其他与工程地质相关的因素分析此处公路边坡的稳定程度。如果公路向外拓宽50 m，此外边坡如何设计？简述理由。

附：实测地质剖面方法

地质剖面是全面收集地层、岩石、构造及地貌地质等方面资料的最重要的手段之一，因此，做好地层剖面的野外实测及室内整理工作是十分重要的。

1.剖面位置的选择

①剖面线的走向要尽可能地与岩层走向垂直，即在最短的距离情况下，穿过最多的岩层；

②剖面线经过的地区岩层露头要好，尽可能选择山脊或沟谷，避开障碍物，且尽量取直，避免拐折太多；

③剖面比例尺应选取l∶1 000～1∶2 000 为好，剖面的起点、终点也应尽量为地质点，标定于地质图上。

2.剖面测量方法

剖面测量方法分直线法和导线法两种。如果剖面较短、地形简单，利用直线法，便于整理；如果剖面较长且地形变化较复杂时，一般用导线法。野外工作有：地形及导线测量、岩性分层、填写记录表格、绘制野外草图。实测时一般 5～7 人一组共测一条剖面，分工合作，互相配合。

（1）测量导线方位，导线斜距及地形坡度角。此工作由前后测手（各 1 人）来完成。工作时，后测手持测绳 0 m 端，前测手持另一端。后测手站定剖面起点，前测手向剖面终点方向前进，待地形起伏变化处停止，两人将测绳拉直，前测手向记录员报告距离，一条导线尽量放长，不能拐折。前后测手分别瞄准对方处标杆相同高度部位，使视线与地面平行，多测几次，前后校正，开始读数，以后测手为准，仰角为“＋”，俯角为“－”。测准后，将角度连同“＋”“－”号一同报予记录员，记入表中。导线方位是指导线前进方向，用方位角记数，前后测手误差应小于 3°，取平均值记入记录表格中。

（2）岩性分层、观察和描述。这是实测剖面的中心工作，首先分层应按比例尺精度要求，划出不同岩性单位，如岩浆岩、沉积岩和变质岩，并将分层位置在导线上卡出，报告给记录员记入表中。其次根据岩石的成分、结构、构造等方面的差异以及所含成分的不同进行分层。分层时应细心观察，准确定名，详细记录，并且各组员应共同商议，以期达到合理分层目的。岩层不应分得过细，但有特殊意义的岩层应详细划分，待室内工作时再作取舍。分层人员要及时向记录人员报告分层位置及岩性定名，当一段导线工作完毕后及时指挥测手前进。重要地质现象应作素描或照片，对一些出露不好而又十分关键地段，要向导线两侧追索，补充描述，如附近不可见或难以平行追牵时，可动用简单工程将之揭露，以便于观察分析。

（3）填写记录表格。实测剖面需要使用专用的记录表格（见表9.4）。(www.xing528.com)

表9.4　地质剖面记录表

导线号要写导线起止点的位置编号，第一根导线为 0—1，第二根为 1—2等。

导线方位角是记录后测手所测定的导线前进方位。注意不要将方位记反。

各项地质内容的记录均在与分层号相对应。斜距起始点是指所分这一层在该导线测绳范围内的具体起止数字。

地形坡度角应以后测手为准。

待所有数据及记录内容均准确无误之后，方可指挥测手移动测绳，记录员起监督作用，保证质量。

3.野外绘制草图

在野外实测剖面中，应绘制平面图和剖面图，以便在室内工作整理时参考。

①野外平面图的绘制方法。在确定剖面总方向的前提下，于地形图上用量角器标明剖面方向。在图纸上则以横线为剖面总方向线，即剖面起点与终点在一条横线上。但需标明正北的方向，一般右端为东或南，左为西或北。

画图时，从起点沿导线方向画射线，长度由实测导线斜距经公式 D＝L·cos α 换算的水平距D为准（α 为坡度角）。

在导线上按照分层水平距截取各分层位置，各层标好分层号。在适当的位置标好产状，古生物化石采集点。导线号应标在导线变换处，如有拐折，则将导线相交处标定导线号，层号最好用圆圈圈起，标于分层段的中间部位，数字要优美，大小一致。分层界线及产状符号处的所画线段长短应做统一规定。

②剖面绘制方法。在图纸上，平面图下方的适当位置绘制野外实测剖面草图。图纸横线为水平线，竖线为标高，按比例尺作图。

确定起点后，按地形坡度角，由起点作一射线，在其上按作图比例尺截取第一条导线的斜距，依此，第一条导线的终点为第二条导线的起点，第二条导线再根据其本身的坡度、斜距绘制，依此可得到剖面方向上的地表地形线。在线上截取各分层斜距，标明位置，按实际产状在剖面线下方依次绘制岩性统一花纹符号。标明产状与时代。最后依实际地形将导线进行修饰。

4.实测剖面室内整理

室内整理工作是对剖面系统研究的过程。包括：野外数据、标本、资料的整理、清绘剖面图、计算分层厚度。

（1）野外资料整理。在整理前，先将表中所有空白项目填全。

水平距：D＝L·cos α

高差：H＝L·sin α

累积高差为各导线高差的代数和。

视倾角待确定剖面图方位之后再行换算，则根据剖面方向与岩层走向夹角来计算或查表（野外记录本后附表）或利用赤平投影法来计算，换算成剖面上的视倾角。

（2）岩层厚度的计算。岩层厚度是指岩层顶面、底面间的垂直距离，为真厚度，分下列4种情况：

①地层水平，b＝0°

h＝L·sin α（b 为岩层倾角；α 为坡角）

②地形坡向与岩层倾向相反，导线方向垂直于岩层走向

h＝L·sin（α＋β）（β 为岩层倾角）

③地面倾斜，坡向与倾向一致，且坡角小于岩层倾角，导线方向垂直于岩层走向

h＝Lsin（a－b）

④地面倾斜，坡向与倾向一致，且坡角小于岩层倾角，导线方向垂直于岩层走向

h＝Lsin（b－a）

如所测为视倾角，则需换算成真倾角，上述岩层产状b均为真倾角。

（3）编写剖面说明书。

剖面说明书包括以下内容：

①剖面测量时间、位置、起点、终点坐标、剖面方位、总长度、剖面露头情况、所见地层时代、岩体及构造发育总特征；

②地层研究情况，包括所测剖面地层时代划分依据，各层岩性特征，以及各层岩性的组成、结构的特点，并结合构造等方面的因素评定其工程地质特性。

真倾角和视倾角的换算公式（见图9.12）

图9.12

α—真倾角；β—导线方向与岩层倾向夹角；γ—视倾角。

r=arctan（cos βtanα）

5.路线五　石太高速公路路堑边坡工程地质路线

1）目的要求

观察边坡各种不同防护措施。

2）实习内容

认识边坡所经过的岩石的岩性特征。分析边坡的稳定性与地质构造的关系并结合所学知识认识边坡不门口；防治措施。

3）所用器材

罗盘、皮尺（测绳）、钢卷尺、放大镜。

4）路线观察

点号：No.1。

点位：石太高速公路337 km处。

点性：工程地质点。

内容：此点处边坡岩性为早元古代安山岩。岩石风化后表面呈褐—褐黄色。岩石节理发育，边坡倾角较大，岩石较破碎。防治滑塌、增强稳定性的措施有喷浆、挡墙。排水措施有天沟和侧沟排水。

点号：No.2。

点位：石太高速公路340 km处。

点性：工程地质点。

内容：此点处边坡岩性为早元古代安山岩、岩石风化表面呈褐—褐黄色，岩石节理发育，边坡倾角较大，防治滑塌、增强稳定性的措施有：锚固喷浆、下设挡墙。挡墙厚约60～70 cm，高约200～300 cm。排水措施是沿边坡两侧建侧沟，在边坡上设天沟。

点号：No.3。

点位：石太高速公路341 km处。

点性：工程地质点。

内容：岩性也是早元古代安山岩，风化后表面呈褐—褐黄色，新鲜面为深灰绿色，岩石节理发育。

节理可分为原生节理，构造节理与风化节理。边坡倾角较大。防护加固措施为浆砌片石护坡。两侧边坡上设有排水的天沟及侧沟。

点号：No.4。

点位：石太高速公路346 km处。

点性：工程地质点。

内容：此点处岩性为寒武系灰岩。岩石层理发育风化后呈灰—灰黄色。边坡在此处走向与岩层走向有较大夹角，比较稳定，未加防护措施，仅在坡角外设有50～100 cm的挡墙，而且由于边坡两侧发育有小冲沟，未建专门用于排水的天侧沟及侧沟。

点号：No.5。

点位：石太高速公路354 km处。

点性：工程地质点。

内容：岩性为寒武系灰岩，岩石层理与节理均发育，风化后表面呈灰—灰黄色，由于受后期构造作用影响发生弯曲，形成褶皱，边坡走向与褶皱轴间近于垂直，较为稳固，未加防护。下部坡角处设有100 cm高的挡墙，两侧冲沟发育没有专门设用于排水的天沟及侧沟。

由于石太高速公路在本区所经过的岩石岩性年代较早，经历的地质作用复杂多样，岩石节理发育，破碎程度较高，稳定性差。尽管有锚固、喷浆、浆砌片石护坡、挡墙等措施，在 1996年8月暴雨季节，也发生了多处多起塌方事故，望在以后的工程中引以为戒。

5）思考题

（1）为何有的边坡设有多种防护措施，而有的边坡未加任何防护措施？

（2）在No.5处的山为一褶皱，公路与褶皱轴向有何关系？

6.路线六　头泉—段庄工程地质路线

1）目的要求

（1）了解隧道工程与地质构造及岩性的关系。

（2）了解黄土的特征。

（3）了解河流地质作用及河成地貌特征。

2）实习内容

（1）观察石太铁路上行线头泉 2 号隧道，下行线头泉 1 号隧道洞口处的地层岩性及构造发育情况，观察隧道内衬砌情况。

（2）观察段庄西岑处的黄土。

（3）观察段庄西岑处冶河形成的地貌，分析本区段河流地质作用的特点。

3）实习用品

锤子、罗盘、盐酸、手电筒。

4）路线观察

点号：No.1。

点位：石太铁路上行线头泉2号隧道。

点性：工程地质点。

本隧道长285 m，所处地层为毛庄组地层，其岩性为灰白色白云质灰岩夹粉沙岩及页岩。

在石家庄端洞口，洞口上方地层岩性为白云质灰岩，其中发育一褶曲。洞口右侧边坡壁岩性为红色粉沙岩，边坡走向与岩层走向交角较大，因此边坡未加支护。

穿越隧道时可注意到，整个隧道内拱顶和边墙都已衬砌，这是由于岩性复杂及断裂构造发育的缘故。

太原端洞口，两侧边坡壁出露地层岩性为粉沙岩及页岩，岩层产状比较稳定，其倾向为NWW，隧道轴向与岩层倾向大致相同。

点号：No.2。

点位：石太线下行线头泉1号隧道。

点性：工程地质点。

1 号隧道位于 2 号隧道的 SE 方向，长 300 m。隧道处在单斜岩层中，岩层为长城系高于庄组地层，其岩性为灰白色含燧石条带的白云质灰岩。

岩层产状稳定，其倾向为310° 左右，太原端洞口隧道轴向 290° 左右，石家庄端洞口隧道轴向260° 左右，隧道轴向与岩层走向交角较大，有利于隧道稳定。

白云质灰岩工程性质较好，很少发生塌方现象。因此，在太原端洞口，洞口上方和洞口两侧边坡面较陡而未加防护。穿越隧道时可注意到，该隧道的边墙部分未加衬砌，这一方面是由于白云质灰岩工程性质好，另一个原因是岩性单一，构造简单。

点号：No.3。

点位：段庄西岭、冶河北岸。

点性：地貌点。

该处可见到由黄土形成的近于垂直的边坡。黄土颜色呈棕黄色；粒度成分以粉粒为主，有粉沙质及沙砾透镜体；其中含有少量碳酸钙结核（姜石）；结构疏松，具有大孔隙；构造上发育垂直节理。

流经本区的河流为冶河，本段位于河流中游，侧蚀作用发育，形成河曲。河流长期地质作用的结果，形成一些典型的河成地貌。本段可观察到河床、河漫滩、河成阶地等地貌单元。这些地貌单元，特别是河成阶地和高河漫滩，通常是河谷线经过地区，研究它们在物质组成上的特点，对评价线路及建筑物的安全与稳定有重要意义。

5）思考题

（1）工程地质条件如何影响隧道稳定性？

（2）冶河地貌特点与峪沟、娘子关棉河有何区别和联系？

（3）1、2号隧道的灰岩与娘子关、七狮村、南障城处的灰岩有何区别？

7.路线七　娘子关泥石流及岩溶观测路线

1）目的要求

泥石流沟地形地貌、汇水面积、防治措施调查。河流侵蚀作用观测。岩溶泉地质现象观察。

2）实习内容

以娘子关车站泥石流沟为例，认识泥石流形成的动力、物源、沉积条件及人为因素。以绵河河谷为例，认识河流的侧蚀作用和下蚀作用。以娘子关前岩溶泉为例，认识岩溶承压水的形成条件及出露特点。

3）实习器材

罗盘、锤子、盐酸、皮尺（测绳）。

4）内容观察

点号：No.1。

点位：石太公路娘子关前山坡边娘子关瀑布。

点性：河流侵蚀作用观测点。

内容：此点为绵河的深切河沟谷。河水流速大，已将两侧的石灰岩层构成的河床深切，形成横断面为“V”字形的深切河谷，河道平直，两侧河岩陡峭。流水侵蚀痕迹发育，形成溶洞。对面河岸上发育有溶蚀现象。

点号：No.2。

点位：娘子关站前五龙泉公园。

点性：岩溶承压水观测点。

内容：此处泉水为岩溶承压泉，泉水清澈，由孔中喷涌而出，形成上升泉。附近有小型间歇性喷泉，每隔3～4 min便喷一次。泉水翻花上涌。

点号：No.3。

点位：娘子关车站。

点性：泥石流观测点。

内容：此点处有较典型的泥石流发生的条件：①三面环山，一端开口的地形构成的汇水动力区。节理发育的石灰岩和人工开采后的弃渣为泥石流的发生提供了物资供应区，两者共同组成形成区。②沟谷狭长，沟坡陡峭，坡度为15° 左右，构成了泥石流的流通区。③开阔的沟口组成了泥石流的沉积区。

石太铁路与石太公路均从泥石流的沉积区上通过。为了防治泥石流的发生，中华人民共和国成立后，从沟口向人工堆砌了 11 道挡坝，用以降低泥石流的速度，沉积泥石流中的固体物质，降低泥石流的冲击破坏作用，防止泥石流对铁路、公路及村镇民房建筑物的破坏。

近年来，沟中采矿弃渣十分多，淤塞了泥石流挡坝的净空，已成为泥石流发生的巨大隐患，值得引起注意。

5）思考题

（1）泥石流沟具备了哪些条件？

（2）石太铁路与石太公路均从该泥石流的洪积扇上通过，为何多年未发生事故？

（3）当地政府对泥石流沟采取了何种预防措施？

（4）分析娘子关瀑布形成的原因？

（5）从峪沟、棉河、冶河、滹沱河等所见分析河流形成的过程。

8.路线八　南障城岩溶地质路线

1）实习目的

（1）了解岩溶的形态特征，熟悉岩溶的形成条件，学会利用岩溶的形态特征判断岩溶水的垂直分带性及区域地壳运动。

（2）了解河谷地貌特征。

2）实习内容

（1）观察南障城邮电局支局对面，甘陶河东岸泥灰岩中发育的岩溶形态特征，思考本岩溶的形成条件，根据其形态特征判断本区岩溶水的垂直分带性及区域地壳运动。

（2）观察甘陶河在本段形成的河谷地貌。

3）实习用品

锤子、罗盘、盐酸。

4）路线观察

点号：No.1。

点位：南障城邮电支局对面，甘陶河东岸。

点性：不良地质现象点。

河流东岸陡壁上出露地层的岩性为泥灰岩。泥灰岩属于可溶的碳酸盐岩类，其成分包括可溶的碳酸盐和少量不可溶的岩屑和黏土矿物。泥灰岩遭受溶蚀后，其中的岩屑和黏土矿物残留下来形成土黄色泥质条带。

岩石的透水性是形成岩溶的一个必要条件。泥灰岩的原生孔隙不发育，其透水性主要取决于次生裂隙。当泥灰岩经受构造运动作用后，导致其构造裂隙发育，CO2含量较为丰富的水在这些构造裂隙中运动，对碳酸盐进行溶蚀，使这些裂隙不断扩大，形成我们现在所看到的大小不等、形态各异的空洞，这就是岩溶现象。

从陡峭上可以看出，岩溶作用形成的这些溶洞有不同的形态，这反映出地下水流动情况的不同。岩溶水的运动具有垂直分带规律。不同带的水的运动情况不同，形成溶洞的形态不同。从地表往下依次为：

（1）饱气带（垂直循环带）：位于最高水位之上，岩溶水以垂直运动为主，形成垂直的溶洞。

（2）水位季节变动带（季节循环带）：介于最高水位与最低水位之间，水位高时此带成为饱水带，岩溶水做水平运动；水位低时成为饱气带，岩溶水做垂直运动。水平运动与垂直运动的周期性交替进行，决定了本带形成的溶洞的形态为浑圆状。

（3）饱水带：位于最低水位以下，岩溶水主要做水平运动，形成水平溶洞。

本区的溶洞明显的显示出垂直—深圆—水平的变化过程，充分反映出岩溶水的垂直分带性。

地下水运动方式的变化与地壳运动密切相关。地下水排入地表水，流线是由潜水面出发指向局部侵蚀基准面。当岩溶地区地壳上升时侵蚀基准面相对下降，地下水以垂直运动为主，岩溶作用向下进行，形成垂直的溶洞。在地壳活动相对稳定时期，地下水主要以水平运动为主向局部侵蚀基准面排泄，形成水平溶洞。在河谷地带，河谷浅部的地下水循环途径短，径流集中，岩溶最为发育，首先形成水平溶洞。地壳上升后，这些水平溶洞往往与河流阶地高程一致。因此，水平溶洞同阶地一样，也能够指示某段时间内地壳上升的次数。

河流的西岸，沉积作用发育，形成河漫滩和河成阶地等地貌单元。河漫滩洪水期被淹没，枯水期则露出水面，其中多沉积一些河卵石及沙粒物质。河成阶地，特别是沉积阶地，冲积层厚，并且具有分选性，上部多为粉沙及黏土物质，被人们开发为耕地或居住场所。

5）思考题

请根据本区溶洞形态特点，分析本区岩溶水垂直分带性。