工程地质实习报告(同名19296)

2017工程地质实习报告工程地质实习报告授课教师：杜广印教授单位：东南大学交通学院班级：217152班学号：21715202姓名：孙旭升2017年9月21日序言经过了上个学期的工程地质课程的理论学习，我们展开了为期三日的工程地质实习。本次实习的路线可谓是经过老师们的精心设计，三天时间的每一处景区或地质区都具有典型的地质构造或由不同的地表地质作用形成，而且各不相同——典型的断层构造阳山碑材、宁镇山脉中的褶皱（典型向斜构造）与善卷洞景区的喀斯特地貌、沉积作用形成的河漫滩燕子矶与马鞍山凹山铁矿区的边坡作用，涵盖范围广而且十分全面。在参观实习过程中，杜老师为我们耐心得对各个景区的典型地质特征进行讲解，例如典型的喀斯特地貌区善卷洞中的地质生长过程；善卷洞面临的地质恶化问题；金钉子的国际地质学术地位；宁镇山脉的排水保土等地质灾害防护措施；安徽马鞍山凹山铁矿区的铁矿特征及其面临的环境污染问题；老师甚至连阳山碑材中关于朱元璋、朱棣、朱允炆的历史人文典故等都如数家珍般娓娓道来，都给我留下了深刻的印象，在正文中都会详细展开。这次实习更加使我们认识到在工程地质学习中，实地对地质现象进行观察对于学习本课程具有重要的意义。本报告旨在对观察到的地质现象，结合老师在参观实习中讲述的内容，除了掌握基本的概念与典型地形、地貌的辨识技能以外，更能透过现象分析本质，认识到不同地形区。最后，我也思考并分析了某些地区面临的地质恶化、灾害与防护问题。（善卷洞湿度平衡的破坏及生态环境问题、棒槌山挡土墙滑坡防治以及安徽马鞍山凹山铁矿区面临的严重的边坡防治与环境问题）最后形成下洞和水洞；约在100万年前基本定形。善卷洞总的形成于青龙群石灰岩生成以后，所以洞的规模大，地质地貌丰富，地层分明。善卷洞位于宜兴西南25公里，张渚镇东北2.5公里的螺岩山中。山势低缓，貌不惊人，可却发育了驰名中外的岩溶。洞四周出露的地层均为中下三叠统青龙群（T1+2）灰岩，产状向南倾，倾角20度，洞沿NE60度方向延伸。下洞沿NE60度走向的张裂隙缝控制发育；洞顶有NNE和NWW两组裂隙呈网状切割地层，洞内沿这两组裂隙滴水、渗水，形成钟乳石。下同的水洞路径曲折，也是裂隙溶蚀的结果。上洞壁青龙群灰岩中发育有极为复杂的原生滑坡褶皱。善卷洞溶洞分上、中、下三层，标高分别在56～70米，51～62米，30～45米，是地壳在三次稳定时间内（间以二次抬升）地下水长期溶蚀所形成的。其中上洞、中洞开阔，形如大厅，下洞的地下暗河长约100米，可以行船。2.1.2形成过程善卷洞开始形成要从距今约2亿1千万年的三叠纪时算起，那时这里还是一片汪洋大海。由于富含碳酸钙，并逐步沉积，形成石灰岩沉积地层，地壳变动，水的冲刷，先形成上洞；而后地壳再变动，再形成中洞；最后形成下洞和水洞；约在100万年前基本定形。善卷洞总的形成于青龙群石灰岩生成以后，所以洞的规模大，地质地貌丰富，地层分明。由于构造运动引起的地壳间歇性抬升而形成了上、中、下多级溶洞。溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，石灰岩里不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为微溶性的碳酸氢钙。由于石灰岩层各部分含石灰质多少不同，被侵蚀的程度不同，就逐渐被溶解分割溶洞。溶有碳酸氢钙的水，当从溶洞顶滴到洞底时，由于水分蒸发或压强减少，以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙的沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。如果溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶上滴落，随着水分和二氧化碳的挥发，则析出的碳酸钙就会积聚成钟乳石、石幔、石花。洞顶的钟乳石与地面的石笋连接起来了，就会形成奇特的石柱。在自然界，溶有二氧化碳的雨水，会使石灰石构成的岩层部分溶解，使碳酸钙转变成可溶性的碳酸氢钙：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2受热或压强突然减小时溶解的碳酸氢钙会分解重新变成碳酸钙：Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O大自然经过长期和多次的重复上述反应。从而形成各种奇特壮观的溶洞。善卷洞周围的岩石几乎全由石灰岩构成；强烈的新构造活动在岩石中产生了大量裂隙和断裂，增大了岩石的透水性；流域内具有较充沛的降水，丰富的地下水，有利于岩溶水的循环运动，使喀斯特作用能持续进行；区域内植被发育，土壤中富含CO2及腐殖酸，岩石中还含有可产生酸类物资的有机质和含硫矿物，这给地下水提供了较丰富的CO2来源，使地下水具有了较强的侵蚀能力。2.2浙江长兴4A国家地质公园（金钉子）2.2.1金钉子的地质意义以及长兴地质公园地位的确立地质学上的“金钉子”实际上是全球年代地层单位界线层型剖面和点位（GSSP）的俗称。金钉子是国际地层委和地科联，以正式公布的形式所指定的年代地层单位界线的典型或标准，是为定义和区别全球不同年代（时代）所形成的地层的全球唯一标准或样板，并在一个特定的地点和特定的岩层序列中标出，作为确定和识别全球两个时代地层之间的界线的唯一标志。1977年于捷克确立的全球志留系/泥盆系界线层型剖面和点（GSSP）是全球第一枚金钉子。全球地层年表中一共有“金钉子”110颗左右，截止2013年4月，已经正式确立的有65颗。地质学界100多年来，一直沿用耳菊石化石作为古生界和中生界标志，但由于耳菊石分布的局限性，无法充分解释全球范围内的地质现象。1986年，中国地质大学殷鸿福院士提出，将我国地质工作者在浙江长兴煤山发现的“牙形石化石”作为划分古生界和中生界（二叠系和三叠系）的标准化石，以此确定古生界和中生界（二叠系和三叠系）的分界线。1996年，中、美、俄、德等国的9名科学家在国际刊物上发表联名文章，推荐以中国浙江长兴煤山的“牙形石化石”为划分古生界和中生界（二叠系和三叠系）的标准化石。此后，经过国际学术组织三轮投票，最终由国际地质科学联合会阿根廷会议认可。长兴地质遗迹自然保护区所拥有的全球“金钉子”是地球史上3个最重要的断代界线（前古生代－古生代，古生代－中生代，中生代－新生代）之一，即古生代与中生代的断代界线；同时它又是地球历史上5次生物大绝灭中最大一次绝灭事件和全球变化相联系的点位，具有国际对比意义和极高的科学研究价值。2.3宁镇山脉汤山、排山、棒槌山2.3.1宁镇山脉概述宁镇山脉是江苏省的主要山脉。长江中下游平原丘陵地带南京、镇江间的一条山系，略呈东西向向北突出的弧形山脉，位于长江南岸。西起南京市江宁区淳化镇青龙山，经句容市、镇江市丹徒区、镇江市城区、丹阳市境内，东止武进县孟河镇黄山，绵延100公里。宁镇山脉的地质构造是由震旦纪到三叠纪岩层构成，经长期风化、侵蚀和断裂活动，并伴有火成岩多次侵入喷出，最终形成破碎链状山脉。山前和山间谷地广泛掩覆第四纪下蜀系黄土。矿产有栖霞山铅、锌、锰矿，铜山钼铜矿，巢风山铁矿，湖山煤矿。宁镇山脉是中国地质研究最早、最详的山地之一，多种地层名称皆出于此。宁镇山脉北侧沿江山岭有幕府山、栖霞山、龙潭擂鼓台、五洲山、圌山等，其中以栖霞山为南京市郊著名旅游地；中间有钟山、宝华山、十里长山等，其中钟山头陀岭为最高山峰，海拔448米，宝华山有保存完好的北亚热带植被，已辟为自然保护区；南侧有青龙山、汤山、仑山、观音山、高骊山、茅山等，汤山山麓有汤山温泉，是著名疗养地。镇江市郊船山的石灰石矿，为上海宝山钢铁联合企业的配套工程。2.3.2汤山、棒槌山、排山地貌与岩段汤山—棒锤山地区从震旦纪到志留纪是一个浅海，总体的沉积环境比较的稳定。前期沉积以海相的石灰岩和白云岩为主，后期则主要沉积形成页岩，粉砂岩，砂岩。志留纪后期发生海退运动，该地区到晚泥盆世发生沉降，出现陆相（滨海相和湖泊相）沉积环境，许多地方由于风化作用没有沉积，只有少数地区有陆相沉积，比如泥盆系五通组的孔山北坡地区（岩性坚硬，常构成高山之顶（孔山、背斜核部），厚度166米左右。主要是：上部以粉砂岩页岩为主；中部以石英砂岩夹少量页岩；下部含砾石英砂岩夹少量页岩）。孔山地区的沉积物以灰白色石英砂岩，页岩，砾岩为主，从上到下依次为：石英砂岩，石英砂岩和页岩，砾岩。实地我们可以观察到褶皱、风化等地质现象，差异性风化尤为明显，棒槌山西面为灰黄色页岩，页岩与泥灰岩互层，西南部为页岩和泥质灰岩的互层，对于硬度不同的岩石，风化产生了显著的差异性，较硬的灰岩渐渐显得突出，而较软的页岩则凹进。在汤山地区存在陡山向斜，其核部由下二叠统栖霞组构成（下二叠统P2为滨海沼泽相含煤沉积和浅海相粘土岩和燧石岩沉积，由于岩性软弱，其出露部位常形成沟谷，大部分为第四系所掩覆），它将背斜分隔成为两支，北支即汤山地区著名的孔山背斜，核部由五通组地层构成，南支即汤山背斜，核部为寒武系地层组成。这些背斜、向斜是大背斜中的次一级褶皱。汤山—棒锤山地区从震旦纪到总体的沉积环境比较的稳定。前期沉积以海相的石灰岩和白云岩为主，后期则主要沉积形成页岩，粉砂岩，砂岩。志留纪后期发生海退运动，该地区到晚泥盆世发生沉降，出现陆相（滨海相和湖泊相）沉积环境，许多地方由于风化作用没有沉积。我们可以在实地观察到褶皱、风化等地质现象，差异性风化尤为明显，棒槌山西面为灰黄色页岩岩和泥质灰岩的互层，西南部为页岩和泥灰岩的互层。对于硬度不同的岩石，风化产生了显著的差异较硬的灰岩渐渐显得突出，而较软的页岩则凹进。排山采石场在阳山的东南隅，其延伸方向与灰岩地层的走向一致，为东北—西南向，长500米，宽约100米。这里分布的是下二叠统栖霞组石灰岩。下二叠统栖霞组与船山组为假整合，厚度约130米。分为四部分：上硅质层：灰黑色燧石岩夹生物屑微晶灰岩，露头零星。栖霞本部：深灰色微晶生物屑灰岩，中厚岩，产生黑色燧石结灰。下硅质岩段：为灰黑色燧石岩夹同色具纹层构造的含硅生物微晶灰岩，露头零星。臭灰质岩段：为灰黑色富含沥青质生物微晶灰岩，中厚层，发育缝隙构造，产米氏蜓。清晰的层理构造清晰的层理构造宁镇山脉的褶皱在其走向方向上（即纵向上）表现出若干特点，首先是褶皱轴的分支与复合。分支就是一个向斜分成为两个次一级的向斜和界于其间的次一级背斜，而是次一级的背斜、向斜合并而消失，成为单斜，而且大一级的背斜、向斜也能合并成为一个单一的褶皱。另一个特点是褶皱枢纽时有起伏。枢纽昂起地段，核部出露较老地层，枢纽倾伏地段，核部出露较新地层。前棕南带的大背斜，在汤山、仑山两处枢纽昂起最高，出露()了寒武系地层，在西端青龙山大连山地段及东段的五洲山十里长山地段，核部仅露出志留系。宁镇山脉西段的褶皱轴面是对称式地向外倾斜，成为反扇形。2.4南京阳山碑材2.4.1阳山碑材地理位置阳山碑材位于南京市江宁区汤山街道西北侧的阳山南坡，是明成祖朱棣为颂扬其父明太祖朱元璋功德而开凿的神功圣德碑遗址，为取此石材，有“天下第一碑”之称，阳山碑材是全国重点文物保护单位。阳山碑材利用该处山体中完整性好又十分巨大的栖霞灰岩开凿出，由碑座、碑额、碑身三部分构成。将上述三部分按碑式垒起，总高度达78米，总重31167吨，堪称绝世碑材。附近的明文化村，就是以开采阳山碑材为主脉设计建造的，力求再现历史场景。2.4.2石碑所在处断层分析大石碑正断层位于阳山古采石场，发育于栖霞组灰岩中，断层走向与大石碑向斜枢纽垂直。该断层构造形迹十分直观，断层两盘栖霞组薄层灰岩被错断，断层带中发育断层角砾，断层带内被梳状方解石充填，断层上有裂隙泉。因为西盘下调，东盘上升，断层性质为正断层。岩性：灰黑色中厚层生物屑微晶灰岩，岩石分化面呈灰白色，岩层中富含灰黑色燧石结核和条带结核，大小不一，大者可达60×100cm，大多数在20-40cm之间，结核形态各异，有的呈椭球状，大多数呈不规则状结核沿岩面分布。岩层中张性节理构造发育，节理缝均被方解石脉填充。天然的断层地质构令人叹为观止的巨大断层造成就了绝世碑材，真可谓是巧夺天工！2.5燕子矶2.5.1燕子矶地理位置燕子矶位于南京市栖霞区观音门外，作为长江三大名矶之首，燕子矶有着“万里长江第一矶”的称号。燕子矶是岩山东北的一支，海拔36米，山石直立江上，三面临空，形似燕子展翅欲飞，故名为燕子矶。在古代是重要渡口。康熙、乾隆二帝下江南时，均在此停留。乾隆在此书有“燕子矶”碑。“燕矶夕照”为清初金陵四十八景之一。燕子矶附近有弘济寺、观音阁等建筑。岩山有12洞，为江水冲击而成，大多是悬崖绝壁。其中以三台洞最为深广曲深。2.5.2燕子矶成因——沉积作用燕子矶由浦口组紫红色砾岩加砂岩构成，地层产状陡，受断层切割和石樽：由岩石顶端中间逐渐向内风化而形成江水冲刷，形成临江一面的悬崖峭壁。燕子矶曾经四面环水，在燕子矶与南岸之间是一段汊河。沉积作用使汊河逐渐变为河漫滩。又由于南京地区地壳上升，使河漫滩变为阶地，燕子矶与南岸连为一体。从燕子矶向北望，可见八卦洲。八卦洲是一个江心洲，长江在此分为两条汊河。八卦洲所在河床底部岩石比较抗侵蚀，形成浅滩，浅滩发展成心滩，再发展成江心洲由于地球的自转，产生的地转偏向力河流向右偏，冲刷右岸，泥沙堆积在左岸，形成凸岸，而被侵蚀的岸形成凹岸。2.6安徽马鞍山凹山铁矿2.6.1凹山简介凹山铁矿位于马鞍山东侧约十几公里的地方，矿山从日本人入侵时就开始开采，到2008年理论闭矿(实际仍在开采，估计现在应该是包给私人了)。凹山海拔160米，现在山体已不存在，矿山已开采至-165米。-15米以上为铁路运输，以下为汽车运输。凹山矿床是属于高温热液交代矿床,由部分致密块状富矿石和大部分浸染状贫矿石和细脉状矿石组成。矿石中金属矿物有磁铁矿、假象赤铁矿、黄铁矿、赤铁矿和褐铁矿等;脉石矿物有阳起石、磷灰石、石英、云母、碳酸盐、石榴子石以及风化蚀变矿物高岭土、绿高岭土、绿泥石等。2.6.2安徽马鞍山矿场简介马鞍山南山铁矿位于马鞍山市东南，距市区13km，有公路、铁路与马钢冶金厂区相连。南山矿区早在1916年就有少量开采。日本侵华期间，由日伪合办的中华矿业股份有限公司开采。建国后，成立了南山矿场，1955年恢复了生产。1958年9月，改称为马鞍山钢铁公司雨中的矿坑南山铁矿，并相继建成了凹山、东山两个采矿场和与之配套的凹山、东山两个选矿厂。年处理原矿能力分别为50万t和100万t。并有动力、机修等辅助生产车间。综回合收硫磷工程。1990年10月竣工投产。南山铁矿为华东地区首屈一指的具有采一运一选一机修配套的大型露天铁矿山，1991年采铁矿石611万t，选铁精矿212.37万t。它是马鞍山钢铁公司铁矿石供应的重要基地之一2.7南京地质博物馆2.7.1南京地质博物馆概述南京地质博物馆位于南京市玄武区珠江路，建于1935年，原名地质矿产陈列馆，是中国历史最悠久的自然科学博物馆之一，也是中国第一个以地质矿产为主要内容的专业博物馆，其前身是1913年成立于的工商部地质调查所矿产陈列室，已有100多年历史。南京地质博物馆隶属于江苏省地质调查研究院，由老馆和新馆组成，建筑面积近万平方米，展出面积达6000平方米，设地学摇篮、中国石文化、矿产资源、地质环境、行星地球、生命演化、恐龙世界7个展厅及临时展厅、学术报告厅等，展出岩石、矿物、古生物等标本约5000件。[2]博物馆标识系统完备，配套设施齐全，展陈手段先进。除常年对外免费开放外，还在地球日、科普周、土地日、博物馆日等深入社区进行宣传。2.7.2主要展厅参观（1）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。该展厅主要有中国化石群、化石标本展室、古生代海洋、陆地、沼泽、森林、平原等场景，详细展示了人类进化的历程，特别是北京直立人是中国首批复制模型展览等。（2）中国石文化展厅我们可以领略源远流长的中国石文化历史，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。该展厅包含有古代中国的石文化介绍、大型岫岩玉雕件、翡翠介绍、知名宝石展台、矿物观赏石展台、四大名石之昆石、大型海百合化石标本等。岫岩玉以产于辽宁省鞍山市岫岩满族自治县得名，为中国历史上的四大名玉一（3）恐龙世界展厅占地面积600平方米，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。三、关于一些实习地区地质问题的分析思考3.1马鞍山矿山边坡治理及环境问题边坡地质构造复杂，裂隙发育，岩体破碎，软弱黄铁矿体积高岭土化软岩直接构成边坡体，且风化蚀变严重，形成散体边坡，又受水的浸透软化，岩体强度大为降低，致使边坡产生局部失稳。对凹山边坡问题采取了“以防为主，防治结合”的原则。主要措施有疏干排水、合理的管理程序和挖掘工艺、临近固定帮边坡预裂爆破、人工加固边坡等。若矿山开采废弃后可能引起的环境问题也很严重。矿山开采使地下采空、矿坑积水，诱发矿山地质灾害，造成大量人员伤亡和经济损失。由于地下采空，地面及边坡开挖影响了山体、斜坡稳定，导致开裂、崩塌和滑坡等地质灾害。在许多矿产资源开采区，都不同程度地存在着地面裂缝塌陷、山体蠕动滑移、山体崩塌滑坡、泥石流等灾害。另外，由采矿诱发的地震，也出现在我国许多矿山。采矿使矿区水均衡遭受破坏，引发地下水位下降、泉水干枯、水资源枯竭、水质污染等环境问题。大量侵占土地与破坏土地。除露天采掘直接破坏大量土地外，采矿排出的废石、废渣也侵占了大量土地。采矿过程中产生的矿渣和工业垃圾，不仅侵占了大面积土地，而且破坏了植被和生态环境，加剧了水土流失和土地沙化。但是马鞍山市对于环境问题与经济问题的取舍陷入两难境地，环境问题一时间还不好解决。矿山周围格外荒芜3.2善卷洞喀斯特地貌的生态平衡破坏及恶化与保护措施洞穴属封闭或半封闭系统，数万年来已经形成了一种平衡，可能会由于人的介入变得不平衡，比如如何科学地计算环境容量。保护整个地质过程不受重大影响。游客会随身带人的微生物、甚至动植物会对洞穴生态系统造成影响都是很可能的，避免自然通风而把苔藓的孢子带洞内，造成钟乳石上滋生苔藓植物破坏洞内景观，这些细节对于洞穴长远的保存都具重要意义。比如游客喧哗等震动波和声波会改变非重力水的运移路径，有损洞穴特有景观

(小石枝、卷曲石、鹅管及石花等)的形成。环境脆弱和敏感还表现在连锁性和非逆性，如旅游洞穴的开发．由于工程施工和游客的干扰，易造成洞内CO2增高、温、湿度变化显著及空气质量恶化等问题，这些问题