鸡冠山地质构造观察路线
一、教学目的
该地质路线构造类型多样、典型，是观察地质构造极好的野外教学场所。
(1)观察“绥中花岗岩”与长龙山组之间的沉积接触关系。
(2)认识沉积岩的水平层理、斜层理、交错层理及波痕等沉积构造，了解其研究意义。
(3)观察小型正断层和小型逆断层。
(4)观察鸡冠山地堑构造及地貌特征。
(5)观察平移断层的主要特征，学习确定两盘的相对运动方式。
二、教学安排与教学内容
No.1
位于山顶入口处。
观察长龙山组与绥中花岗岩的沉积接触关系。在这里可见到以下几种现象:
a.两种不同岩石的接触面处有很明显的界线，并且是个较平缓的接触面，两者无参差不齐或相互穿插的现象，下伏岩石中发育的节理也没有延伸到上覆岩层中去。
b.在花岗岩体的近接触面处与远离接触面处的岩性特征有明显的变化(颜色、结构、构造、矿物组成)，特别是在岩体的表面产生高岭土化、绿泥石化和叶蜡石化。
c.花岗岩体已遭受变质作用，而上覆沉积岩未见变质或任何烘烤现象，底部还有很薄层的细砾岩(图4-6)，砾石磨圆度不好，棱角状，主要成分与下伏岩体相同。
No.2
观察小型正断层。该断层规模小，断层标志明显，可以其为实例进行现场教学(断层的概念、几何要素等)。
提示:研究断层的主要内容是确定断层的存在;判断断层的性质;确定断层形成的相对时期;分析断层的力学成因等。受观察范围的限制和学生现有掌握知识的程度，应把前两个内容作为观察研究的重点。
在该点以薄层砂岩为标志层，确定两盘相对运动方向，观察断层角砾岩(图4-7)。
图4-6 鸡冠山顶底砾岩(史继忠提供)
图4-7 鸡冠山顶正断层(牛树银提供)
No.3
位于鸡冠山山顶平台石料堆南侧。
观察小型逆断层，搜集逆断层的证据(图4-8)。
注意与小型正断层的对比观察，断层面清晰，通过牵引褶曲可判断上下盘相对位移的方向。
No.4
位于山顶采石场。
在该点观察石英砂岩中的水平层理、斜层理、交错层理和波痕等沉积构造;认识海绿石矿物;测量波痕要素;由教师说明沉积构造的成因和意义及海绿石矿物定“相”的意义。
提示:斜层理由一系列与顶面相截与底面相切的细层组成。细层的倾斜方向指向(岩层恢复到水平状态)当时的水流方向，是判断地层正置或倒置的标志。
No.5
位于鸡冠山顶西侧。
(1)观察鸡冠山西坡正断层。顺坡往下看，可见覆盖绥中花岗岩体之上的景儿峪组石英砂岩重复出现在不同高度上。判断为一正断层，即南东盘上升，北西盘下降。
(2)观察鸡冠山—大平台之间地堑。大平台东坡的正断层与鸡冠山西坡正断层，断层面相对倾斜，使中间部分成为共有的下降盘，构成地堑构造。
(3)参考图2-9，作地堑构造剖面素描图。
No.6
位于山顶采石场西侧小路边(图4-9)。
图4-8 鸡冠山顶小逆断层(史继忠提供)
图4-9 鸡冠山顶平移断层摩擦镜面与擦痕(史继忠提供)
(1)观察平移断层。
(2)注意寻找说明平移断层的地质证据(断层镜面、水平擦痕等)。
三、回顾与思考
(1)沉积接触关系与侵入接触关系如何区别?
(2)讨论该地堑的形成机制。
(3)怎样测量波痕要素?
(4)怎样观察和确定断层性质?
据带队实习的老师介绍，野外实习根据不同的地质现象，不同的地点，在实习区域内共分为10 条实习路线。
1—地质观察点；2—公路；3—铁路1）赤土山—鸽子窝基岩海岸海蚀地貌观察路线2）老虎石海洋地质作用观察路线3）燕山大学—山东堡风化作用及河流、沙质海岸地质作用观察路线4）石门寨西地层观察路线5）上庄坨—沙锅店岩浆作用及河流、地下水地质作用观察路线6）马蹄岭—驻操营地质构造观察路线7）鸡冠山地质构造观察路线8）燕塞湖—山海关岩浆作用及旅游观察路线9）祖山风景区地质作用及旅游观察路线10）金山嘴海洋地质作用、岩浆作用及构造运动观察路线这10条路线的景观基本反映了秦皇岛地区的地质现象，也划定了实习站的区域范围。这个区域范围包括秦皇岛市北戴河区、山海关区、抚宁县东北部。北戴河区和山海关区是著名的旅游区，交通十分便利。抚宁县东北部区域（包括石门寨镇、杜庄乡和驻操营乡）位于秦皇岛市北，距市区20～30千米，往来有公路和铁路。抚宁县东北部实习区实际上是一个盆地，称为柳江盆地，它是燕山山脉东段一个南北向延伸的丘陵盆地，地形为西北高、东南低，东西向宽约10千米，南北向长约20千米，整个盆地面积约200平方千米。盆地东、西、北三面为中低山，其中部主要是起伏的丘陵，海拔493米的老君顶位于盆地北部，是盆地内的最高峰。发源于燕山山脉东段的大石河全长70千米。由西北至西南流经柳江盆地，经山海关南侧老龙头处注入渤海，大石河流域面积为560平方千米。1974年在大石河流经的盆地南缘大陈庄（大陈庄位于河流下游，为河流出山口）建成了蓄水量为7000×104立方米的大石河水库“燕塞湖”。它是秦皇岛市主要的淡水水源地之一，现已成为重要的旅游景点。
北戴河区实习区北倚燕山山脉东段，南濒渤海。北戴河区属由侵蚀残丘组成的丘陵地形，海拔152米的联峰山是北戴河区的最高峰。戴河由北而南沿山脚蜿蜒注入渤海。北戴河区因位于戴河以北，故名北戴河。联峰山植被繁茂，各种松柏四季常青。山中奇岩怪洞甚多，亭台别墅、文物古迹掩映其中，如诗如画。北戴河区东南部是漫长悠缓的海岸线，沙软潮平，质细坡缓，水质良好，盐度适中，沿海岸开辟的30多个海水浴场，分布在从鸽子窝往东北至山海关老龙头这段优质的沙质海岸之间。位于东部的鸽子窝是看海上日出、观海潮涨落的最佳首选地。
山海关实习区位于秦皇岛市东北，距市区约15千米，东南临渤海，南部老龙头为大石河入海口。该区主要是由侵蚀残丘、冲积扇和海积阶地构成的地形。山海关区在古代是军事上的险关要塞。早在新石器时代这一地区就有先人在此地劳动生息。明洪武十四年（1381年），中山王徐达奉命在此修建长城关隘，因其倚山连海，故得名山海关。山海关关城建筑粗犷雄伟，布局独特，气势非凡，有“天下第一关”的美誉。
以戴河为界，河南为南戴河。南戴河海滨位于抚宁县东南19.5千米处，与北戴河海滨隔河相望，一桥相连。海滨东起戴河口，西至洋河口，海岸线长为1.5千米，面积为2.5平方千米，海滩宽阔和缓，沙软潮平，最高潮位1.66米、最低潮位0.66米、湖差1米左右。海底沙细柔软，无礁石碎块；海水清澈透明无污染，是海浴、沙浴、日光浴的理想场所。
路线：基地—鸡冠山—基地
任务：
1）观察新元古代地层与新太古代黑云母花岗岩的接触关系。
2）观察新元古界石英砂岩中的交错层理、波痕等沉积构造。
3）观察表生矿物海绿石的特征，了解海绿石的指相意义。
4）观察正断层及地堑构造。
预习内容：
1）地质体之间的接触关系。
2）花岗岩特征及其描述。
3）沉积岩特征及其描述。
4）断裂构造。
No.19
位置：鸡冠山南坡通往鸡冠山的路上。
意义：新元古界与新太古代黑云母花岗岩沉积不整合接触关系观察点。
观察内容：
1）新太古代黑云母花岗岩。
2）沉积地层的宏观特征。
3）分析地层与岩体之间的接触关系。
教学内容：
1）在通往鸡冠山路上的合适位置，远观鸡冠山的地貌特征：①从地形上看，鸡冠山的上部和下部之间有明显的突变，特征完全不同。上部的岩石成层性好，岩层形成直立的陡崖，说明岩石坚硬，抗风化能力强，岩层层面近于水平，如一顶帽子戴在鸡冠山顶上，状似鸡冠，故称鸡冠山；而下部的岩石却形成约45°的平直山坡。②从表面颜色看，上部岩石的风化面为褐黄色，而下部岩石的风化面为灰白色或浅肉红色。③从岩石的构造上看，上、下两部分岩石有很大差别，上部岩石成层性很好，层理发育，且近于水平，显然是沉积岩；而下部岩石不具成层性，没有层理，各向均一，显然不是沉积岩。④从植被来看，上部顶面生长的为草本，灌木，而下部山坡上以灌木和乔木为主，说明上、下部岩石的风化产物不同。
从上述观察可知，两者之间一定存在某种特殊的接触关系。地层的接触关系可分为整合与不整合，不整合又可分为平行不整合与角度不整合。侵入岩出露地表，经长期风化剥蚀后，下降接受沉积，所形成的沉积岩与下伏侵入岩的接触关系也属于不整合接触，称为沉积不整合。鸡冠山的接触关系就属于沉积不整合接触，上部为新元古界长龙山组石英砂岩，下部为新太古代黑云母花岗岩。
2）在上山的路上，观察新太古代黑云母花岗岩
重点与难点：
1）确定不整合的依据。
2）不同岩性的风化特征及地貌特征。
3）岩浆岩类型的划分和岩石特征的描述。
时间：60分钟
思考题：
1）地质体之间的接触关系主要有哪几种类型？各有何特征？
2）研究不整合的意义何在？
3）沉积岩、岩浆岩和变质岩的主要区别是什么？
No.20
位置：鸡冠山234.5高地西南的鞍部。
意义：古风化壳及长龙山组与新太古代黑云母花岗岩沉积不整合观察点。
观察内容：
1）底砾岩、砂砾岩及石英砂岩。
2）古风化壳及沉积不整合接触关系。
教学内容：
1）新元古界长龙山组（Qbch）：在鸡冠山—上平山一带仅出露该组中下部地层，厚约80m。底部自下往上为底砾岩、砂砾岩、中粗粒石英砂岩，分选性较好；下部为中厚层含砾石英砂岩、中粗粒含铁石英砂岩；中部为中薄层中粗粒含铁石英砂岩夹薄层中细粒海绿石石英砂岩及少量紫色－黄绿色砂质页岩。地层产状近水平（265°∠5°～10°）。在长龙山组粗碎屑沉积岩中发育明显的粒序层理（图版Ⅱ－7）。
2）岩石观察及描述：含砾石英砂岩和石英砂岩，风化面褐黄色，新鲜面灰白色，中粗粒结构，块状构造，碎屑成分为石英，磨圆度和分选性都很好，胶结物为硅质。在岩石的颜色、成分、结构上，底砾岩与中厚层含砾石英砂岩、中粗粒含铁石英砂岩有较明显的差别。底砾岩，灰白色，砾状结构，块状层理构造，砾石成分主要为脉石英，含量约70%～90%，次圆状－圆状，大小2～20mm，分选中等，胶结物主要为硅质。
3）古风化壳观察及描述：在底砾岩之下发育一层厚5～10cm的灰白色古风化壳，界线不平整，高低起伏，结构比较松散，易碎，岩性主要为含砾粘土层。在物质成分、结构、构造及风化程度等方面，古风化壳与长龙山组底砾岩、石英砂岩有明显的不同。在镜下观察，古风化壳的岩性为含砾泥质结构，砾石成分为石英，含量10%～20%，大小2～5mm，次圆状－圆状；有少量长石残留，含量＜5%，已发生强烈的高岭土化；基质成分主要为粘土质矿物，以高岭石为主，发育白云母化、绢云母化，无定向性，基底式胶结砾石。在区域上，沉积不整合接触面之上发育新元古界长龙山组底砾岩，分布不连续，呈透镜状，厚度较小且有相变（河北省地质矿产局区域地质调查大队，1987），砾石成分为石英，分选性和磨圆度很好。在新太古代黑云母花岗岩的顶部见一层灰白色－褐色的粘土层，厚约2cm.结构较疏松，含少量的砾石，即古风化壳物质的残留。底砾岩和古风化壳的存在说明上、下两套岩石之间曾经历了较长时间（约1700Ma）的风化、剥蚀作用。
4）观察之后，作长龙山组石英砂岩与新太古代黑云母花岗岩沉积不整合接触关系剖面示意图（图4-16，图版Ⅱ－8）。
图4-16 鸡冠山新元古界长龙山组（Qbch）与新太古代黑云母花岗岩
重点与难点：古风化壳的鉴别与不整合确定的依据。
时间：60分钟。
思考题：
1）长龙山组是在什么环境下形成的？
2）沉积不整合说明了什么？
3）该古风化壳是由什么岩石风化形成的？
No.21
位置：鸡冠山234.5高地南约200m处。
意义：断层及沉积构造观察点。
观察内容：
1）波痕、交错层理的特征及研究意义。
2）初步认识海绿石。
3）正断层的特征。
教学内容：
从前一地点到该点的途中先观察正断层，然后观察沉积构造。
1）断层发育于新元古界长龙山组石英砂岩中（图4-17.图版Ⅲ－1），断层破碎带上部宽约40cm，下部宽为10cm，向下逐渐消失，破碎带内是一些浅红色的粘土、断层角砾，角砾成分为石英砂岩，呈菱形，棱角明显，具定向排列。断层面较平直，产状为240°∠55°。地层中的泥质粉砂岩（标志层）明显被错开，表明上盘相对下降，据此可判断该断层为正断层。根据断层带中菱形角砾的长轴与上、下盘断层面的交角也可以判断断层的性质，长轴与断层面所夹的锐角指示的方向为锐角所指断盘的运动方向，据此也可确定该断层为正断层。要求画断层剖面图。
图4-17 石英砂岩中正断层剖面素描图
2）波痕发育于长龙山组石英砂岩中（图版Ⅲ－2），波峰较尖锐，波谷圆滑，两侧谷坡对称，波脊线比较直且连续，组成波峰的砂粒较细，而波谷的较粗，局部含砾石。根据这些特征可知该地点的波痕是原始形态，而不是印模，从而说明所观察到的层面为上层面。最后要求学生测量波痕要素：波高、波长。
3）在陡壁处可见到石英砂岩中发育多种交错层理，有板状、槽状、楔状、羽状等（图4-18，图版Ⅲ－3）类型。通过对交错层理形态特征的观察，可以分析石英砂岩的沉积环境以及判断岩层的顶底面。要求学生画交错层理剖面素描图。
图4-18 长龙山组石英砂岩中的交错层理剖面素描图
4）海绿石是典型的表生矿物，具有指相意义。它主要形成于浅海环境（氧化环境）的沉积物（如砂岩、碳酸盐岩）中，在深度为300～500m 的近代海洋沉积的绿色淤泥和砂中也有发现；常呈暗绿至绿黑色，有的呈黄绿色、灰绿色；晶体呈细小的假六方外形，但极少见，通常为直径数毫米的圆粒状浸染体，分布于较疏松的石英砂岩（图版Ⅲ－4）或粘土质碳酸盐岩中；透明，通常光泽暗淡，性脆，硬度低（2～3）；成分不定，含量变化较大，化学通式为K1-x(Fe,Al)2[Al1-xSi3+xO10](OH）·nH2O，通常K2O含量为4%～9.5%、Al2O35.5%～23.6%、Fe2O36.1%～27.9%、SiO247.6%～52.9%、H2O4.9%～13.5%，其中Mg（≤6.5%）、Fe2+（≤5%）和N（a ≤0.5%）可分别替代Al 、Fe3+和K。
海绿石含钾，可作肥料；纯净的海绿石可作染料；它还具有阳离子交换性能，可作硬水软化剂等。
重点与难点：
1）确定断层的性质。
2）根据沉积构造判断沉积环境及顶底面。
时间：90分钟。
思考题：
1）形成正断层的构造应力特点是什么？
2）交错层理表明什么水动力环境？
3）海绿石代表什么沉积环境？
No.22
位置：鸡冠山234.5高地西北约50m的陡壁上。
意义：汤河地堑构造观察点。
观察内容：远观汤河地堑的特征，并画汤河地堑剖面示意图。
教学内容：
站在陡壁上，观察该地区总体的地貌特征。鸡冠山与西侧的大平台遥相对应，两者之间为汤河河谷，河谷东北端宽，西南端窄，谷坡陡，汤河呈河曲状从东北流向西南。在大平台东坡有两个高度不同的台阶，它们上部（厚20～30m）的物质组成相同，为同一层位的长龙山组石英砂岩，产状近于水平。虽然这两个台阶出现在河谷谷坡上，但它们不是阶地，其依据是在台阶上没有河流冲积物。两个台阶之间山坡的物质组成为新太古代黑云母花岗岩。这样就出现了地层沿层面不连续，低台阶的地层顺层面和花岗岩相抵的现象，由此可推断在两个台阶之间发育一条断层。根据实地观察，该断层面倾向南东，倾角约61° ，上盘（南东盘）相对下降，为正断层（图4-19）。同样在低台阶与谷底之间也发育一条正断层。
图4-19 汤河地堑剖面示意图
（据河北省地质矿产局区域地质调查大队，1987)
1—冲积物；2—灰岩；3—石英砂岩；4—黑云母花岗岩；5—正断层
再看汤河河谷东南侧陡壁（即观察点的位置），长龙山组石英砂岩也构成两个不同高度的台阶，特征与大平台东坡极为相似。同样，它们也是由两条正断层错断石英砂岩而形成的，断层面倾向北西，倾角约60°。这样，河谷两侧的4条正断层相向倾斜，中间的岩块相对下降，两侧的岩块相对上升，构成汤河地堑构造（见图4-19）。
这4条正断层在平面上向南西方向收敛，向北东方向撒开（图4-20）。
图4-20 鸡冠山一带构造纲要图
（据河北省地质矿产局区域地质调查大队，1987)
重点与难点：地堑构造的剖面形态特征。
时间：40分钟。
思考题：
1）鸡冠山一带出露的岩石主要为花岗岩和石英砂岩，为什么汤河冲积物下面发育碳酸盐岩（据钻孔资料）？（结合图4-19与图4-20进行解释）
2）正断层组合反映什么构造运动特征？
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后政刻：：(二)断裂构造:本区断层较发育,类型较多,主要为正断层与逆断层,分布于向斜各处。主要断层有:1.鸡冠山——汤河地堑:位于鸡冠山——上平山之间的汤河河谷中,由几条近南北向的正断层组合而成。断层面倾角大,河谷东侧断层面向西倾,西侧断层西向东倾,汤河河谷就是沿地堑构造中心部位发育的。2.伍庄——傍水崖断裂...
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