大连理工大学工程地质实习报告

金石滩野外 （一） 简介 金石滩位于辽东半岛南部，是黄海海岸向东南方向凸出的一个小半岛，属大连市金州区，距大连市中心50公里；地理坐标为北纬39°01′-39°06′，东经120°57′-122°04′；陆地面积62k㎡，海域面积约58k㎡。由东部半岛、西部半岛和两个半岛之间的开阔腹地和海水浴场组成。这里三面环海，冬暖夏凉，气候宜人，延绵30多公里的海岸线，凝聚了3-9亿年地质奇观，诞生于六亿年前的震旦纪岩石形成壮丽的奇石景观，有“凝固的动物世界”、“天然地质博物馆”、有“神力雕塑公园”之美誉。分为五个景区：金石园，玫瑰园，恐龙园，南秀园及鳌滩。风景区的景点是由震旦纪、寒武纪时期沉积作用、成岩作用以及中生代变形构造与近时期新构造运动共同塑造的。　多年来，其以沉积厚度大，岩性齐全，岩层出露相对连续，古生物化石和原生沉积构造丰富为特点，吸引着众多国内外地质学家，成为研究地层学、沉积学、古生物学的理想之地。 （二）构造特征 在整体上说，金石滩是大型平卧褶皱的构造形态，其震旦纪的层位尤为独特，金石滩的海相沉积发育代了我国北方沉积特点。成为多个震旦纪岩石地层单位的层型剖面，构成了贯通我国南方和北方震旦纪的桥梁纽带。 （1）断层（恐龙园） 大连地处日本——台湾太平洋岛弧地震带的外侧，印度板块与中国北方板块覆冲带附近，由山东以北东方向延伸至俄罗斯境内的郯卢大断裂，在金州与东西向延伸的金州断裂相交的断层活动带处。由于板块活动、火山喷发、断裂挤压等作用下，使大连地区的地层岩石、产生一些断层、断裂、褶皱等构造地质体。 图中所示为直立岩层，在它的西侧是图（2-2）背斜构造，两者岩层中间有明显的间断，可推断此为断层，而且断层后岩层在外力挤压下直立。 （2-1） （2）背斜与向斜（恐龙园） 海蚀崖上见到兴民村组形成的倒转背斜与大林子组组成的向斜，倒海翻江是形容岩层因受到挤压而弯曲，形似海浪到岸边变为破浪的形状。“倒海翻江”的褶皱构造是辽南中生代时期造山运动形成的。 从图片中可以大体断定此为背斜构造，两翼岩层向下弯曲，新岩层包裹老岩层，由于其它原因，只剩下背斜的一翼。 （2-2） （3）地层倒转 （玫瑰园） 景点由马家屯组板状、纹层灰岩组成。地层受海浪冲蚀形成一系列低矮的海蚀残丘地层向东倒转，涨潮时部分未被淹没的残丘露出水面，形似古代群臣手持笏早朝面君。 （三）地貌成因 （1）岩溶地貌 金石园的岩石成岩是在距今6.3亿年左右的震旦纪，但形成现在的金石园地貌是在距今6500万年至240万年的第三纪，第三纪是我国岩溶地貌的主要形成时期。在可溶性岩石地区，在地表水和地下水的化学过程（溶解和沉淀）和物理过程（流水的侵蚀和沉积、重力崩塌和堆积）的共同作用下，对可溶性岩石的破坏和改造作用，叫岩溶作用。金石园的岩石都是可溶的灰岩，其中溶洞、溶沟等现象也符合岩溶地貌的特征，金石园的地貌为古岩溶地貌，又称古喀斯特地貌. 金石园内形态各异的岩石不是石英砂岩，而是灰岩。因为砂岩是由50％以上2毫米至0.05毫米的碎屑组成的岩石。从形态特征上金石园的岩石就不是砂岩，园中只有一小块地方是砂岩。砂岩的矿物成分主要为石英、长石和白云母……这些形成砂岩的矿物质都是不可溶解的，所以砂岩形成不了金石园这样的岩溶地貌。 金石园也不是海蚀地貌，因为如果是海蚀作用，海水就会冲刷掉埋在石头上及缝隙间的泥土，而且海蚀作用只能对一个方向的岩石起作用，不会形成金石园曲折的溶洞和溶沟，金石园的地貌特征不符合这些海蚀地貌的特征。 古岩溶地貌形成原因： 首先，金石园地区的岩石是泥灰岩，岩石里有很多节理和断层，这些是造成金石园岩溶地貌形成的先决条件。 其次是气候的因素。在第三纪时期我们辽南地区属于亚热带气候，气候比较炎热，降水较多。大量的降水使地表径流量增大，水交换条件好，水的溶蚀力就强，加快了岩石的溶解速度。但相对于更加炎热多雨的云南路南石林喀斯特地貌，这里就像一个饱经风霜的老人，形成的时间要漫长了许多。 地表水流沿灰岩坡面上的水平流动和垂直渗透，溶蚀和侵蚀出许多的凹槽，称为溶沟。溶沟宽十几厘米至几百厘米，深以米计，长度不等。而岩石上有节理的地方溶解性比较强，溶解得比较快，就形成了现在金石园内曲折的通道。经过水的垂直作用，在溶沟之间产生突出的部分，称为石芽，就是我们所看到的金石园内形态各异的岩石群了。但是由于金石园的岩石主要为泥质灰岩，灰岩的纯度不高，里面含有泥质，发育得不是很好，没有形成规模更大的石林。 金石园内大大小小的洞穴是地下水沿着可溶性岩石的层面、节理或断层水平流动进行溶蚀和侵蚀而成的地下孔道。当地下水沿着可溶性岩石的较小裂缝和孔道流动时，其运动速度很慢，这时只能进行溶蚀作用。随着裂隙的不断扩大，地下水除继续进行溶蚀作用外，还产生机械侵蚀作用，使地下孔道迅速扩大为洞穴。 岩溶作用还受到地质因素的影响，构成石灰岩的矿物主要以方解石为主，方解石英文名来自拉丁语，意为“石灰”，化学成分为碳酸钙，在酸性溶液中能被溶蚀，无色或乳白色，若含有杂质能被染成多种颜色。方解石更加容易被水溶蚀，也就加速了岩溶作用。 金石园岩石表面的黄色，主要是因为岩石泥质含量高，在外面经过长时间的风化作用形成的，其实岩石里面的部分还是灰色的。在岩石上还能发现一条条镶嵌的石质白线，这是岩石化学成分中的碳酸钙被水和二氧化碳溶解成液态，填充到了岩石的缝隙之间，又经过水分蒸发，最后结晶成白色的晶体方解石。 （二）海蚀地貌 据悉，这里由震旦系、寒武系、奥陶系海相碳酸盐和砂岸页岩组成，特别是沉积岩的广泛出露，组成了五彩缤纷的沉积岩条带，加之地质的变迁、海水的侵蚀，在海岸线上巧妙地塑了无数个天然艺术珍品。金石滩这里属丘陵地貌，山无高山，崖无陡崖，因此，山水相连处横生的溶洞，林立的石柱，显得尤为壮观。 海蚀地貌是指海水运动对沿岸陆地侵蚀破坏所形成的地貌。由于波浪对岩岸岸坡进行机械性的撞击和冲刷，岩缝中的空气被海浪压缩而对岩石产生巨大的压力，波浪挟带的碎屑物质对岩岸进行研磨，以及海水对岩石的溶蚀作用等，统称海蚀作用。海蚀多发生在基岩海岸。海蚀的程度与当地波浪的强度、海岸原始地形有关，组成海岸的岩性及地质构造特征，亦有重要影响。所形成的海蚀地貌有海蚀崖、海蚀台、海蚀穴、海蚀拱桥、海蚀柱等。 海蚀地貌的成因： 波浪运动与水深有关，当海水深度＜1／2海浪波长(在海岸带)时，波浪的运动即受到海底摩擦的影响而速度减低。海角与海湾相间的海岸区，海湾湾口处海水比海角处相对要深，海浪受到的海底摩擦比海角附近要小，因而波浪前进速度相对要快，而在海角处运动速度则较慢；代表波浪前进速度的波峰线最后实际上与海岸线完全平行(图13．5)。 与波峰线垂直的波浪线表示能量传播方向，即波浪折射的结果，因而波浪线以近直角的方向向海岸推进。在海湾地区波浪线散开，能量扩散而形成安静的沉积区，如金石滩海岸出现的许多小型沙滩与砾石滩海湾。相反，在海角周围波浪线从周围聚合产生能量的集中作用，海浪对岩石的侵蚀作用主要发生在这些地区，形成各种海蚀地形。  海蚀地形还决定于构成海岸岩石的性质与产状。向陆倾斜的坚硬岩层能形成明显的海蚀崖与浪蚀凹槽等地形。海蚀崖、浪蚀凹槽、海蚀穹、海蚀柱与波切台五种海蚀地形是金石滩地区最基本的海蚀地貌单元。 海浪接近海岸带时，受到海底摩擦，逐渐变为不对称波，最后倒转形成拍岸浪 (破浪)，拍岸浪具有强大的冲击力，破坏与掏空海岸岩石形成浪蚀凹槽 (海蚀槽)。浪蚀凹槽发展到一定阶段，上部岩石塌落形成峭壁，即海蚀崖(图13．7)。继续发展新的浪蚀凹槽，不断塌落，海蚀崖不断后退，直至海浪能量达不到地方为止。海蚀崖后退后残留的地面不断为海浪冲蚀形成微向海倾斜的波切台也称海蚀平台，而碎屑物质被搬至水面以下形成波筑台(图13．7)。 海蚀阶地则是已上升的古老的波切台。海蚀穹发生于狭窄的海角处，由于受到海角两侧海浪能量的集中冲蚀，两个相反方向浪蚀凹槽迅速后退、蚀穿连通形成如“恐龙探海”（右图）等景点。海蚀穹顶部垮塌陷落形成海蚀柱海蚀平台上一些低矮的海蚀柱可称海蚀残丘(如“刺捐礁石”、 “贝多芬 头像”等景点)。海蚀柱或海蚀残丘可以远离海岸，它代表古老的、已消失了的岩石海岸位置。 阿拉伯城堡（海蚀方山地貌） 构成这里的岩石是薄层灰岩，形成于6亿年前的震旦纪，由于水平岩层被垂向节理切割，在海蚀作用下形成状如阿拉伯城堡的方山地貌。 （四）路线示意及地质剖面图 实习路线贯穿金石园、玫瑰园、恐龙园（即下图中龙宫奇景）一直到南秀园的大鹏展翅（图13.4）。金石园从大门下到园区有6米，距离现今的海岸500米，纺纹层状泥质灰岩在经历了亿万年的风化作用后呈现出现在的金黄色；受构造裂隙发育影响，加上不同高度的海蚀作用，形成了玫瑰园中叠层石灰岩所特有的玲珑剔透又浑圆细腻的海蚀地貌景观；南秀园中的海蚀－岩溶地貌因所处平卧褶皱构造部位的不同，表现为形态多变的外部形态。 金石滩地质图如下： 其中玫瑰园景点十三里台组第1段层序剖面如下图。 （五）实习感受 这是第一次到野外实习，也是第一次发现那些岩石可以如此生动。接触真正的岩层地貌，然后将课本知识用于实践，许多抽象的知识一下子具体形象起来。面对不同的地形地貌，大家讨论是什么构造、成因是什么，虽然不一定能得出正确结论，但还是有种成就感，同时激发了强烈求知欲。而且行走在不同风景之间，不止一次的赞叹大自然的鬼斧神工。岩石是会说话的，透过岩石不同的特点，可以寻到古生物化石地质遗迹（如金石滩玫瑰园中古海藻化石的沉积）、地质构造地质遗迹（如受静压力而形成的玫瑰园海岸边石灰岩中的缝合线构造）、见证地质变迁的地质灾害地质遗迹（如在金石滩海岸岩石中,有一些垂直地面的白色平行密集的石英,碳酸盐细脉,它们则是发生在六亿年前的一次强烈地震的有力证据。在金石滩 ,有一些角砾状岩石碎块与卵石,泥砂杂乱的堆积成层状,它们是在狂风暴雨,海浪滔天的环境中形成的风暴岩）和古气候变化形成的地质遗迹（高温干旱促使岩石中含铁物质快速氧化，变成了一些赤色褐色的岩石。在金石滩，就见到了含铁质较高的红色页岩，当这些岩石尚未固结时，遭受了暴雨冰雹的袭击，在岩石层面上就留下了许多点状的凹坑，这些凹坑就是古雨水古冰雹造成的雨痕冰痕之地质遗迹）。正因为这些地质地貌不但有很高的观赏价值，而且是地质研究的很好资料，还有一些是世界上都极其稀少而又非常珍贵的地质遗迹，所以爱护它保护它是我们的义务和责任。