工程勘察实习报告
勘查技术与工程专业
勘查1041 XXXX
长春工程学院
工程勘察实习 XXXX
目 录
一、实习的目的 ............................................................................................................................................... 1 二、实习的内容 ............................................................................................................................................... 1 2.1 房屋建筑物和构筑物的工程勘察 ....................................................................................................... 1 2.1.1 详细工程地质勘察阶段主要工作 ............................................................................................... 1 2.1.2 实习内容 ....................................................................................................................................... 2 2.2 秦皇岛工程地质实习 ........................................................................................................................... 2 三、秦皇岛实习内容 ....................................................................................................................................... 3 3.1 地形地貌 ............................................................................................................................................. 3 3.1.1 褶皱地形 ....................................................................................................................................... 3 3.1.2 断层地形 ....................................................................................................................................... 4 3.1.3 水平岩层地形 ............................................................................................................................... 4 3.1.4 单斜地形 ....................................................................................................................................... 4 3.1.5 火山喷发地形及侵入体地形 ....................................................................................................... 4 3.1.6 重力地形 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。 3.1.7 岩溶地形 ....................................................................................................................................... 4 3.1.8 流水地形 ....................................................................................................................................... 5 3.1.9 海岸地形 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。 3.2 地层岩性 ............................................................................................................................................... 5 3.3 地质构造 .............................................................................................................................................. 11 3.3.1 基本构造特征 ............................................................................................................................. 12 3.3.2 断裂构造 ..................................................................................................................................... 13 3.4 构造活动期次的讨论 .......................................................................................... 错误!未定义书签。 3.4.1 区域性角度不整合界面 .............................................................................. 错误!未定义书签。 3.4.2 赋岩断裂的力学性质分析 .......................................................................... 错误!未定义书签。 3.4.3 构造复合现象 .............................................................................................. 错误!未定义书签。 3.5 各条实习路线总结和体会 .................................................................................. 错误!未定义书签。 3.5.1 7月11日 下午 亮甲山 ............................................................................................ 13 3.5.2 7月12日 上午 大石河—沙锅店............................................................................. 14 3.5.3 7月13日 上午 张崖子—东部落 ......................................................................... 15 3.5.4 7月14日 上午 石门寨西门—瓦家山 ....................................................................... 16
工程勘察实习 杨露
一、实习的目的
本次实习是勘查技术与工程专业的实践教学环节之一。其目的在于通过房屋建(构)筑物工程勘察和秦皇岛石门寨地区地质认识实习,全面认识工程地质条件,学习和掌握工程地质勘察的研究思路和方法,为今后的专业学习和工作打下坚实的基础。
工程勘察是以工程地质条件为研究对象,以工程地质问题的提出、分析和解决为核心,以保证工程建筑的安全、经济和正常使用为目的的工程实践过程。通过实习,了解常见的工程地质勘察方法和手段,具体有工程勘探取样和编录,静力触探,标准贯入试验和动力触探等方法,勘察报告的编写。
工程地质测绘是工程地质勘察的基础,是工程勘察的基本工作方法。主要任务是为了研究拟建场地的地层、岩性、构造、地貌、水文地质条件及不良物理地质现象,对工程地质条件给予初步评价,为场址选择及勘察方案的布置提供依据。
二、实习的内容
本次实习分两个阶段,第一阶段是房屋建筑物和构筑物的工程勘察方法和成果的实习,第二阶段是工程地质测绘方法的实习。 2.1 房屋建筑物和构筑物的工程勘察 2.1.1 详细工程地质勘察阶段主要工作
应按单体建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数;对建筑地基做出岩土工程评价,并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治等提出建议。
① 搜集附有坐标和地形的建筑总平面图,场区的地面整平标高,建筑物的性质、规模、荷载、结构特点、基础形式、埋置深度、地基允许变形等资料;
② 查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,提出整治方案的建议; ③ 查明建筑范围内岩土层的类型、深度、分布、工程特性、分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力;
④ 对需进行沉降计算的建筑物,提供地基变形计算参数,预测建筑物的变形特征; ⑤ 查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物; ⑥ 查明地下水的埋藏条件,提供地下水位及其变化幅度; ⑦ 在季节性冻土地区,提供场地土的标准冻结深度; ⑧ 判定水和土对建筑材料的腐蚀性;
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⑨ 场地稳定性和适宜性的评价。 2.1.2 实习内容 2.1.2.1 勘察纲要的编写
勘察纲要是工程勘察的技术文件,是依据规范要求和工程特点编写而成的。它是工程地质勘察的基础。在教学过程中,根据工程勘察任务委托书的要求,按照规范的要求,完成工程勘察纲要的基本内容的编写,培养学生工程勘察的基本思路和,得到对勘察工作内容安排规划的基本训练。
2.1.2.2 钻探和取样
掌握勘察钻探任务书的编写;掌握各种勘察钻机的工作原理和操作;掌握钻孔编录的内容和方法;熟悉和掌握常见的取土设备和方法。 2.1.2.3 静力触探和动力触探和标准贯入试验
在理论教学和规范的指导下,完成土静力触探、动力触探等试验仪器设备的操作,试验数据采集和测试报告的编写。
2.1.2.4 工程地质勘察报告的编制
在收集到的丰富的勘察资料的基础上,对资料进行去伪存真,归纳整理,明晰场地的工程地质条件,结合工程建筑的特点,提成和分析评价主要的工程地质问题,通过使用勘察软件,完成勘察报告的编制工作。 2.2 秦皇岛工程地质实习
野外地质实习是培养学生观察、认识地质现象,掌握野外地质工作方法的现场教学活动,是教学活动的基本环节,是理论与实践相结合、技能训练和综合素质培养的有效途径。素质培养与业务教育的结合、树立良好的思想作风、实事求是的工作态度、吃苦耐劳和为科学事业献身的精神是野外地质实习的最重要内容。秦皇岛地质实习学生来说是一次地质启蒙教育,是以认识为重点的地质基本概念、基本知识和基本技能训练的实践过程。其目的在于通过短期野外实践使同学们对地质学研究的主要内容和特点有一个比较全面的、概括性的了解。进一步巩固和掌握《地球科学概论》和《工程地质基础》课程的基本内容和方法。柳江盆地地质遗迹国家级自然保护区位于河北省秦皇岛市北部,总面积1395公顷,包含了对追溯地质历史具有重大科研价值的典型层型剖面、生物化石组合带地层剖面、岩性岩相及地质构造剖面,面积小而内容丰富,被公认为“天然地质博物馆”。
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三、秦皇岛实习内容
3.1 地形地貌
石门寨地区位于我国燕山山脉东麓、渤海之滨。四面环山,以石门寨镇为中心,成一盆状地形,通称柳江盆地。
本区地势西高东低、北高南低。西部响山花岗岩和蓝旗组火山岩系分布区山势险峻,明显成阶梯状排列。大平台-704高地海拔高度在600-700m,为本区一级台阶。老君顶-大洼山海拔高度在450-500m,为本区二级台阶。石岭、石门寨、拦马庄一线海拔高度在100m左右,为本区低凹地带。东部老变质岩分布区坡缓谷宽,由娃娃峪南山502高地又上至二级台阶。区内主要山脉走向近南北向,相对高差在200-300m之间,属低山丘陵区。 3.1.1 褶皱地形
本区褶皱山地在风化、剥蚀进程中又三类地貌单元。即褶皱成山风化、剥蚀晚期的夷平地形,地壳抬升侵蚀回春的逆向地形。
正向地形:水平岩层褶皱隆起后,背斜成山,向斜成谷,称正向地形或褶皱初始地貌。如由下寒武统府君山组石灰岩组成的上平山背斜核部仍为高地(成山),由中寒武统徐庄组云母粉砂岩组成的吴庄背斜核部仍为高地(成山)。大石河由杨山至傍水崖河段呈曲流河段,也保留了地表水在向斜谷地流动的特点。
夷平地形:褶皱山地经外力作用长期雕刻和堆砌,达到了准平原化状态,形成夷平地形。本区新构造运动多次抬升,形成多级夷平面。
逆向地形,本区新生代以来地壳运动以间歇式上升为主,褶皱山地风化、剥蚀分阶段的不断进行,即出现所谓“侵蚀回春”。背斜核部因引张断裂密集,易于被流水超前侵蚀至具厚的软岩层,形成溶洞,并塌落形成谷地。向斜核部中侏罗统蓝旗组火山岩被保留下来形成山峰,这种背斜成谷,向斜成山,称逆向地形。
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本区柳江向斜核部由中侏罗统蓝旗组火山岩组成的老君顶、大洼山南北向山脉,柳江盆地中心地带(石门寨镇位于柳江向斜东翼),属于这类逆向地形。 3.1.2 断层地形
不同方向、不同力学性质的断裂构造切割破坏了柳江向斜的完整性,由于断块差异运动,形成一些断块山,地堑地形。如鸡冠山地堑,大平台断块山。
断层崖是断层两盘岩层产生差异性风化的结果,也是断层存在的地貌标志。原生断层崖经风化、剥蚀节节后退,形成次生断层崖和断层三角面。如潮水峪北北东向冲断层保留的原生断层崖(岩壁上有擦痕、阶步、镜面等断面特征)。黑山窑后村北北东向扭性断层保留的原生断层崖(岩壁上保留有水平擦痕);东部落西山、鸡冠山、傍水崖的断层三角面。沿断层带流动的流水,侵蚀断层谷地形成长条形凹地,称次生断层谷。如付水寨鸭嘴河河谷。 3.1.3 水平岩层地形
石门寨西南大平台一带,由坚硬的龙山组长石石英砂岩组成宽缓的平台顶面。构成该区的平顶山或方山地形。
水平岩层受差异风化,坚硬的长石石英砂岩风化成台阶状陡坎,易风化的杂色页岩形成陡坎下的缓坡,地貌上称之为构造阶地。该阶地规模小,断续出现。岩层侵角平缓(<8°),阶地面上无冲积物,依次可见5-6级。 3.1.4 单斜地形
在柳江向斜两翼,可见一系列南北向的单面山和猪背岭地形。宛如一排排重叠的波浪,此起彼伏。这些单面上由坚硬的石英砂岩和厚层石灰岩组成。一坡陡而短,称剥蚀坡或前坡;一坡缓而长,称层面坡或后坡。剥蚀坡的坡度取决于岩层节理、裂隙的侵角。层面坡的坡度取决于岩层侵角。西翼区,岩层侵角较大,形成前坡、后坡近于等长的单面山,称猪背岭。 3.1.5 火山喷发地形及侵入体地形
岩浆活动在柳江向斜构造上增筑,形成一些特有的火山或侵入体地形。
火山喷发和火山堆积物:本区中侏罗世蓝旗组火山岩系是岩浆活动沿柳江向斜核部裂隙式喷发的火山物质,这些火山物质堆积成高地,经外动力雕刻后形成南北向脊岭,纵贯本区南北,形成盆地内最高峰,如老君顶、大洼山。火山口为侵出相充填形成岩穷或岩锥地质体,形成火山地形中的微地貌。
侵入体地形:岩浆侵入体出露地表后,保留侵入体的原始形态构成侵入体地形。如本区西部燕山期响山花岗岩形成雄伟壮观,嵯峨峻岭的花岗岩基地形;砂锅店的花岗斑岩墙;亮甲山采石场(人工揭露)的辉绿岩墙或岩床;半壁店的岩枝和牛鼻子山的火山颈等侵入体地形。 3.1.6 岩溶地形
石门寨地区下古生界地层中石灰岩分布面结广,在适当的条件下发生岩溶作用形成一系列奇特的岩溶地形景观。如砂锅店东山、东部落后山、石门寨东门等地的岩溶地形。该区岩溶地形出
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露规模较小,但类型较多。有溶沟、溶芽、落水洞、天生桥等。这些岩溶地形主要发育在奥陶系石灰岩中,发育较好的地方是砂锅店东山,石门寨东门采石场。 3.1.7 流水地形
流水地形包括面流地形、洪流地形、河流地形。
面流地形,在单山后坡部片流作用使基岩裸露,形成片蚀带。在后坡下部面流片蚀,搬运的细粒物质(黄土、粘土、砂砾石)在坡脚形成坡积裙。在北林子单面山的层面坡面流地形颇为典型。
洪流地形,该区新构造运动以来不断上升,增加了洪流的重力势。洪流地形在侵蚀区多形成深切的沟谷,在沟口有洪积扇形成。尤其在大石河、汤河的支流河谷中,两岸谷坡冲沟的沟口洪积扇,洪积锥比比皆是。例如在黄土营至东部落一带沙河两岸谷坡上,有许多不等的洪积扇分布。
河流地形,大石河和汤河是本区两条主要的河流。汤河仅流经本区的西南角,流域面积小,河谷地形比较简单;具有许多支流大石河是本区最大的河流,流经面积较大,塑造了教复杂的地形。两河以韩家岭、大岭、大洼山、450高地,秋子峪一线为分水岭。在分水岭两侧形成各自不同的水系系统。 3.2 地层岩性
本区地层属华北型,除较普遍缺失中上奥陶统至下石炭统,下中三叠统,白垩系、第三系外,就华北型地层而言,该区地层出露较全,化石较丰富。各单位地层划分标志清楚,地层特征具一定代表性,全区范围内所出露的地层有元古界的青白口群,下古生界的寒武系,下奥陶统、上古生界的中石炭统至二叠系,中生界的上三叠至侏罗系,新生界的第四系,本区的地层顺序,地层单位的划分和各地层单位的主要特征以及它们间的接触关系,河北省抚宁县石门寨地区综合地层.
现将本区地层发育概况分还如下(由老到新) (一)新太古界白庙组(Arb)
分布于海滨及本区新太古宇黑云母花岗岩中,呈孤立的捕掳体。岩性为黑云斜长角闪岩、脚闪斜长变粒岩、白云母石英片岩、黑云斜长变粒岩、浅粒岩等深变质岩。变质年龄在2500Ma左右。
(二)新元古界(Pt3) 青白口系 (1)龙山组(Ql)
柳江盆地出露的新元古界青白口系中缺失下马岭组。龙山组分布于张岩子及鸡冠山一带。以角度不整合复盖于新太古界花岗岩之上。张崖子村西剖面出露较全可作标准剖面,厚度91 m。本组由两个沉积韵律组成。下韵律底部是灰白色含砾粗粒长石石英砂岩、上部为石英砂岩、夹两层含海绿石长石石英砂岩,上韵律为为紫色、黄绿色杂色页岩。属滨海相至浅海相沉积。
(2)景儿峪组(qj)
本组分布于张岩于、鸡冠山及下平山附近一带。岩性特征为鸭蛋青色、紫红色薄层条带状泥
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灰岩。它与下部龙山组呈连续沉积.厚度约0-92米。属滨海泻湖相。
(三)下古生界(Pz1)
柳江盆地的古生界主要出露在柳江向斜的东西两翼,东翼因其产状较缓,古生界出露的宽度为西翼的五倍左右,且完整。
1、寒武系(Є) 下寒武统(Є1) (1)府君山组(Є1f)
本组主要出露在柳江向斜东部边缘的东部落至黄土营一带及西南部的上军山,主要岩性为深灰色厚层白云质豹皮状石灰岩,靠上部见有含叠层石石灰岩,底部薄层结晶石灰岩中产莱得利基虫。属浅海相沉积。府君山组与下伏地层景儿峪组及上覆馒头组均呈平行不整合接触.厚度约133--169米。
(2)馒头组(Є1m)
本组在东部落、沙河寨和上平山、东部落的北部和西部都有零星出露,均风化呈碎片,在地形上均造成低丘。地层厚度为71 m。岩性特征是鲜红色(或砖红色)泥岩、页岩为主,页岩中含石盐假晶,并夹有白云质灰岩。本组与下伏的府君山组呈平行不整合接触;与毛庄组的分界是以本组顶部的鲜红色泥岩作为标志层,泥岩的特点是颜色鲜红(砖红),成块状,无层理。
中寒武统(Є2) (3)毛庄组(Є2mo)
本组出露地点与馒头组相同。在沙河寨出露较好,厚度为84米。主要岩性为暗紫色(俗称为猪肝色)页岩,泥岩夹少量薄层石灰岩透镜体。紫色页岩中见有三叶虫化石,幕府山虫(Mufushania),卢氏宽壳虫(Luaspides)。
(4)徐庄组(Є2x)
本组分布于揣庄以北,东部落小溪沟.赵家峪及沙河寨—带,分布比较广泛,东部落西剖面出露比较好。主要岩性下部为云母质紫色,黄褐色页岩、粉砂质页岩并夹有数层厚约几十公分的石灰岩透镜体,上部常夹有鲕状石灰岩。化石十分丰富,产三叶虫化石:毕利氏虫(Baillella)、原附节虫(Proasaphiscus)、辽阳虫(Liaoyangaspis)、井上虫(inoyi:)等。浅海相。本组地层上下界限清楚,厚度101 m。与下伏毛庄组的分界是以黄绿色粉砂岩与暗紫色粉砂岩互层为标志。因其受岩体的贯入而出露零乱。最大厚度在东部落至揣庄一带,为156米。
(5)张夏组(Є2z)
本组广泛出露于盆地周围。原揣庄北牛圈至285高地剖面已破坏,现以东部落西剖面为最好.主要岩性为中及厚层、鲕状石灰岩,叠层石石灰岩夹少量黄绿色页岩。下部为薄层至中厚层鲕状石灰岩夹少量黄绿色页岩,上部为厚层、薄层鲕状石灰岩与叠层石石灰岩互层。产三叶虫化石:德氏(0anleSClls)、)、叉尾虫(Oorypyge)、颊虫(solenoparia)、李三虫(Lisanla),太子虫(Taitzuia)、小裂头虫(Crepidephalina)、博山虫(yoshania)等。浅海相沉积为主,厚120--183
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米。
上寒武统(Є3) (6)崮山组(Є3g)
本组主要出露地点与张夏组相同。主要岩性为紫色竹叶状石灰岩,紫色粉砂质页岩互层为主。夹有鲕状石灰岩与叠层石石灰岩夹层。下部主要为紫色竹叶状石灰岩与紫色粉砂质页岩,鲕状石灰岩互层,其中夹两层叠层石石灰岩,上部为灰色鲕状石灰岩与泥质条带状石灰岩互层,顶部再次出现紫色粉砂质页岩夹竹叶状石灰岩透镜体。底部以紫色竹叶状石灰岩出现为界,与张夏组呈整合接触或沉积间断。产三叶虫化石:蝴蝶虫(Blckwelderia),圆劳伦斯虫(Cylolorenzella),宽甲虫(Teinistion)、光壳虫(Liastracilia)、方形等称球接子(Quadrahomagnostus)。为动荡的浅海相,厚度61--75米。
(7)长山组(Є3c)
本组在柳江向斜东翼主要出露在潮水峪、东部落、揣庄至驻操营相石门寨至傅水寨一带.主要岩性:下部为紫色竹叶状石灰岩,叠层石石灰岩、泥质条带状石灰岩夹少量紫色页岩,底部生物碎屑石灰岩含有海绿石,与下伏地层古崮山组为整合接触,两者分界清楚。上部为紫色粉砂质贞岩夹少量竹叶状石灰岩,产三叶虫化石;长山虫(Changahania)、庄氏虫(Chuengla)、高里山虫(Kaollshania)。属浅海相沉积,厚度变化较大,揣庄附近厚9米,东部落厚71米。
(8)凤山组(Є3f)
本组出露范围与崮山组,长山组相同。主要岩性为薄层泥质条带石灰岩、簿层石灰岩、竹叶状石灰岩及黄绿色页岩互层。特点是泥质成分增多,易风化,形成黄色土状物。与下伏长山组为整合接触,以底部的青灰色砾屑泥灰岩为标志层。本组剖面在小刘庄至揣庄较好.产三叶虫化石;济南虫(Tsinanla)、褶盾(Ptychae.s)、网形虫(Dicty!tes),方头虫(Quadraticephalus),直轮虫(Haaiva)、杂索克(Mictosaukia),属浅海相沉积,厚度变化较大,东部落一带厚97米。
2、奥陶系 下奥陶统(O1) (9)冶里组(O1y)
本组出露在小刘庄至驻操营及石门寨壳甲山一带。出露较好的是在潮水峪至揣庄,厚度125m,属浅海相较深水沉积。岩性为竹叶状石灰岩互层夹黄绿色页岩。下部为灰色微晶质纯灰岩夹少量砾屑灰岩及虫孔状灰岩、薄层泥质条带石灰岩;上部为灰色砾屑灰岩夹黄绿色页岩。与下伏的凤山组为整合接触,其分层标志是以灰色砾屑灰岩作为冶里组的底界,此砾屑灰岩很薄,厚度不到0.5m,其上便是厚层纯灰岩。产三叶虫化石:小李却逊虫Richardso nella)、小栉虫(Asaphellus),毫克虫(Hoekaspis),卢龙虫(Lu]On,)贵小克因虫(Aristokainella),宽光盖虫(Euleiostgium),棘皮动物海-林类(Cyetoids)及无羽笔石(Callograptus).在揣庄285高地向西至小王山的剖面中可见完整的冶里组,在靠下部有豹皮状石灰岩,含燧石石灰岩出现,冶里组与下伏地层凤山组为连续沉积,冶里组与上寒武统凤山组的界线,长春地质学院的划分是以含小李却逊虫和海林类地
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层底部作为冶里组的底部。本组厚度在小刘庄为110米,北河为54米。
(10)亮甲山组(O1l)
本组出露在石门寨、亮甲山、小刘庄至驻操营一带.典型剖面是在石门寨的亮甲山,厚度118m,厚度在北河附近为329米驻操营至小刘庄一带为112-150米。属浅海相沉积。岩性特征下部为中;厚层豹皮状石灰岩,上部以厚层含燧石石灰岩为主。产化石有,头足动物鹦鹉螺满洲角石.(Manchouroceras)、房角石(Cameroccras)、
腹足动物蛇螺(Ophileta)、海绵动物钵古杯(Archaeoscyphia)。 (11)马家沟组(O1m)
本组以白云质石灰岩为主,夹有薄层石灰岩。石灰岩中产有头足动物鹦鹅螺类化石:阿门角石(armenocera)、多泡角石(Poiydesmia),链角石(pormoceras)等。分布于亮甲山,小王山及茶庄等地,它与上覆地层中石炭统本溪组呈行。不整合接触。
3、石炭系
本区石炭系与中朝地台其它地区——样,缺失下石炭统,而仅有中石炭统和上石炭统。其沉积特征为一套海陆交替相。这说明中朝地台在奥陶纪中期抬升遭受长期的风化剥蚀后,当至中石炭世初期又开始下降接受海水人侵,由于当时地势平坦和地壳多次暂短升降运动,使海水的频繁进退,造成中朝地台石炭系海陆交替相沉积特征。它的出露以柳江向斜东翼较为稳定,延续完整,从南向北经黑山窑、傅水寨、欢喜岭、砂锅店至石岭等一带分布。
中石炭统 (12)本溪组
本组在黑山窑,欢喜岭,194高地东坡、石岭和小王山东坡等处出露较好,岩性较为稳定,具有明显地海陆交替相特征。主要岩性底部为具鲕粒的铝土质粘土岩(G层铝土矿),下部以灰黄色粉砂岩、页岩互层为主,上部为黄绿色粉砂岩、页岩,夹有数层海相泥灰岩。该泥灰岩夹层的层数及厚度,在各处均不一致,在石门寨西门外、194高地东坡、石岭公路旁及小王山东坡等地均有出露。泥灰岩中见有海相动物化石:腕足动物帅尔文贝(Schellwlenlla),网格长身贝(DictyOClOStUS),珊瑚类笛管珊瑚(Syringopora),刺毛虫(Chaetetes),犍类小纺锤鹱(Fusulinella)、纺锤犍(fusulina).陆相地层中含植物化石鳞木(Lepldodeudrou)、芦木(CMamites)、
脉羊齿(Neuropteris),轮叶(Annularia)、瓣轮叶(LobatannulaHa),苛达狄(Cordaltes)。 本溪组与下伏地层下奥陶统马家沟组呈平行不整合接触,在石门寨西门外,石岭公路旁出露明显。厚度63一89米。
上石炭统 (13)太原组
本组出露在黑山窑、傅水寨喇嘛山、百印台、194高地东坡,小王山东坡等地,主要岩性下部为中、厚层黄褐色含燧石质石英砂岩,本节理发育呈明显的球形风化(在石门寨西门外百印台
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附近剖面可见)。上部为海陆交替相沉积,以深灰色粉砂岩夹少量细砂岩,含有两个可采煤层——煤5、煤6。煤5是主要可采煤层,它的顶板为黑色粉砂岩。根据义院口地下钻孔剖面资料,查知本组煤,顶板为黑色细粉砂岩为海相夹层,其中产腕足动物、海百合茎、珊瑚等海相动物化石。煤的底板为D层铝土矿。本组产植物化石轮叶(Annularia)、脉羊齿(Neuropteti$),楔叶(Sphenophyllum)、苛达狄(Cordaites)、栉羊齿(pecopteris)。太原组与下伏地层本溪组呈整合接触关系,厚度49~88米。
4、二叠系
自云炭纪进入二叠纪,本区与华北其它地区一样,同时抬升隆起成为陆地,海水一去而不复返,故本区二叠系均为陆相堆积.二叠系的下统有重要可采煤层,它与上石炭统太原组组成本区重要含煤地层。二叠系在柳江向斜主要分布于东翼,自南部黑山窑、柳江村经上庄坨、半璧店至石岭,并延伸到义院口一带。本区一般以B层铝土矿的顶面为分界.将二叠系分为上、下两个统,共划分四个组。
下二叠统 (14)山西组
本组分布在傅水寨、石门寨、半壁店经小王山至义院口一带。本组底部可见一薄层黄褐色砾岩,砾径均在1厘米左右,砾石成分以燧石质为主,岩性十分稳定,它在黑山窑,石门寨西门外、石岭苹果园,小王山东坡等地均有出露。本组靠上部为一含煤岩系(含煤岩系常简称为“煤系”,它包括煤层、炭质页岩、砂岩及炭质粉砂岩等),有可采煤层(煤2、煤3),下部为白色,黄褐中粒石英砂岩,夹长石石英砂岩。产植物化石苛达狄(Cordaltes)、脉羊齿(Neuropteris)、轮叶(AnⅡularia)、栉羊齿(Pecopteris)。厚度在义院口29米,夏峪一带为51米
(15)下石盒子组
本组分布地点与山西组相同。主要岩性下部为浅灰色中粒、粗粒砂岩或中细粒砂岩,顶部为灰色B层铝土矿,一般厚度为1.6~4米左右,有时具有铁质鲕垃构造,它的下部常具有紫红色粉砂岩,底部为中粒或粗粒砂岩。产植物化石轮叶(Annularia)、瓣轮叶(Lobatannularla)、芦木(Calamires),鳞木(Lepidode-dron)。厚度30—90米。
上二叠统 (16)上石盒子组
本组分布在傅水察,石门寨西门外、欢喜岭、半壁店、义院口等地。主要岩性为白色,黄白色中粒、粗粒砂岩,粉砂岩、紫色粉砂岩及泥岩组成。底郎为含砾粗砂岩,上部多见紫色粉砂岩,顶部有A层铝土矿。本组横向相变较显著,它在柳江盆地南部厚度较大,而在小王山附近仅见有底部含砾粗砂岩。产植物化石:鳞木(Lertldendron).栉羊齿(Pecopteris)、楔叶(Spheuophyllum)。厚度变化在0~172米,夏峪为172米,赵庄为81米,义院口一带0—8米。
(17)石千峰组
本组出露在黑山窑,柳江村、石门寨西门外-欢喜岭一带。主要岩性下部为黄白色,白色中
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粒至粗粒石英砂岩与含砾石英砂岩,并夹有紫色粉砂岩,上部以紫色、黄褐色粉砂岩。细砂岩,页岩和含砾砂岩互层斜层理发育。其厚度由南向倍逐渐减少,甚至尖灭,如至小王山一带本组不见出露,使下侏罗统北票组砾岩直接与下石盒子组接触。本组未见植物化石.厚度O~187米.夏峪一带为187米,赵庄为73米,往北至义院口一带缺失。
(四)中生界
本区的中生界仅有上三叠统、侏罗系。缺失白垩系.侏罗系以角度不整合覆盖于上二叠统石千峰组之上。
1、三叠系 (T)
黑山窑组 (T3h):典型剖面在黑山窑后村西,出露于瓦家山、张赵庄、吴庄东等地。地层厚度167.8 m。主要岩性为灰白色中粗粒长石石英杂砂岩、黑色炭质页岩、粉砂岩,含煤线,为涨水区退积形湖相,所含煤线可能相当于短期高水位沼泽相。分布范围远大于底部低水位体系域。顶部铝土质薄层与黄绿色页岩频繁更叠,应是加积型高水位期沉积,相当于饥饿层。底部具由黄绿色粘土质胶结的薄层砾岩,砾石成分与下伏层岩性相似,但粒度(3-6cm)大。可能是盆地汇水阶段,古河流冲刷的滞流沉积物组成的低水位进积形楔状体单元,此种楔状体单元与下伏层简单不整合是伸展盆地的标志之一。黑山窑组由下至上沉积体系域由低水位到高水位体系域层序,其中含新芦木、网叶蕨、蓖羽叶、付兰林舌叶等植物化石,属河湖泊相。上覆层北票组底部以砾岩与本组分界。与下伏上二叠统石千峰组为整合接触关系。其厚度分布以大洼山老君顶一线最大且以湖相为主,向盆缘过渡为河流相,滨湖相,厚度减薄,在原始地形上构成向心倾斜沉积组合。这一特征不仅标志其伸展盆地的形成,也说明黑山窑组是在同沉积向斜盆地构造阶段形成的。
2、侏罗系(J)
保罗系在本区出露广泛,它构成柳江向斜的核部,系由一套碎屑岩、煤系及火山岩组成,其生成环境可能为朝阳盆地的次级构造,故可与我国辽宁西部一带的侏罗系进行对比。
下侏罗统(Jl ): (1)北票组(Jlb):
本组出露在傅水寨、瓦家山、石岭及义院口等地较好.岩性为陆相碎屑岩,以厚层、巨厚层砾岩、杂色砂岩互层为主,并夹有煤线。本组所含的煤层很不稳定,有4~7层,其中以煤。在义院口一带。稳定,为主要可采煤层。本组的底部砾岩(及层间砾岩)的相变与厚度变化较大,砾石分选不好,磨圆度中等,以泥质、砂质或硅质结;砾石的粒径一10一20厘米,最大者可达40厘米以上,北票组以角度不整合覆盖在上二叠统石千峰组之上,在瓦家山出露较好。本组产植物化石:枝脉蕨(Cladoph-kbi,)、新芦木(Neocslaliiires),苏铁杉(Podozamires)、拜拉(Baierz),古银杏(G-nkio)、耳羽叶(OtOZ/Lmit-S)等.厚度400米左右。
上述北票组中采集到的植物化石中,我们认为有些化石分子是只有晚三叠世的色彩。 中侏罗统 (J2 ) (2)蓝旗组(J21)
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本组构成柳江向斜的核部,是本区出露时代最新的地层,分布范围很广,从南到北可见于黑山窑以北的大岭、瓦家山、镑水崖、曹山、小王山以西、义院口等一带。岩性为中性火山岩,主要岩石以角闪安山岩、辉石安山岩、安山集块岩、凝灰安山岩、凝灰岩等,在大旁水崖附近出露较好.厚度在850米以上,它与下伏地层北票组呈角度不整接触,本区在中一晚元古代长期隆起,中生代燕山期岩浆活动较剧烈,不整合接触。
孙家梁组(J3S):分布局限于东南隅蟠桃峪一带,未见与其它地层直接接触关系,厚度在350 m以上,是一套灰色酸性和中碱性火山熔岩和火山碎屑岩,包括流纹质、粗面质和粗安质火山熔岩、凝灰岩、火山角砾岩与集块岩。
(五)新生界(Kz)
本区新生界仅有第四系零星分布,且主要为河流阶地松散堆积物。没有胶结成岩。见有少量洞穴堆积,分布在黄土营、山羊寨、李庄、茶庄等地石灰岩溶洞中,为砂砾、粘土堆积物,已开始固结变硬。根据洞穴中脊椎动物化石有狼、熊、鹿、野猪等化石,鉴定其形成时代为第四纪中更新世。 3.3 地质构造
地质构造是地壳运动在岩层中留下的变形记录。一个构造单元的构造特征的研究首先严查明其几何形态、组合、叠加次数等;其次要研究其运动学、动力学特征。
所谓构造层是指在一定的地壳运动阶段、特定的大地构造环境里(地壳运动的性质类型,幅度)形成的一套沉积建造、及其构造形态、岩浆建造和变质建造等地质体组合。在时间上,反映这类地壳运动在构造区域内出现的时代和时间范围;在空间上反映这类地壳运动在延续的时间内所涉及的范围和影响深度。每一个构造单元都有自己代表性的构造层。每一个构造层的发展都有继承
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它历代前身的构造特征作为自己发展的基础,地壳演化的不同阶段,构造单元内包含的构造层叠合数有多寡之分;构造层的构造形态有简单和复杂之分,通常采用具有代表性构造层之间、形成的角度不整合界面,构造层内的沉积建造,岩浆活动和变质建造来划分构造旋回、造山、造陆期次,依据构造层内展布的构造形态特征来分析构造作用的运动学、力学性质,以及作用前的物质基础和构造背景。 3.3.1 基本构造特征
柳江向斜为一个近南北不对称的短轴向斜,其大地构造位置属华北地台燕山沉降带东段,山海关隆起南缘,山海关隆起的范围包括遵化以东、锦州以西、山海关以北的三角带。
本区构造层描述如下
新太古界构造层:本区新太古界构造层受区域变质作用,混合岩化作用及构造变形之 强烈 改造,构造形迹无法辨认,仅在绥中花岗岩中见有零星块体。
上元古界—古生界构造层(柳江向斜下构造层) :由上元古界—古生界组成,发育有较复杂的褶皱、断裂构造。但断裂构造多受中生代构造运动改造,故将断裂就南放置于中生界构造层中叙述。
柳江向斜:分布范围广,南起上平山—蟠桃峪、北至板厂峪—大刘庄;西起上平山花场峪、东至蟠桃峪—黄土营,南北长15Km,东西宽1 Km,北、东、南三侧出露基底构造层 中花岗岩(2),西侧出露响山 岩体之边缘相。
柳江向斜下构造层次一级褶曲在西翼区比东翼区发育。东翼区仅个别地段有次一级褶曲。现将向斜两翼次一级褶曲构造特征描述如下:
背斜核部出露徐庄组页岩,枢钮向南倾没,为一系列强烈挤压小褶皱和逆断层。两翼出露张夏组鲕状灰岩和风山组泥质条带灰岩。西翼岩层产状为297°∠43°、265°∠33°、280°∠28°、290°∠35°,东翼岩层产状为5°∠47°、100°∠30°。
东部落西山短轴向斜:该向斜分布在东部落西山,南北长1.75KM,东西宽1.0KM。核部出露为风山组,两翼依次是长山组,崮山组和张夏组。向斜被东部东西向断层(F6)切割,为一右行扭性断裂。南段岩层产状:东翼为299°∠25°,西翼(倒转翼)为275°∠15°。北段岩层产状:东翼为336°∠10°,西翼(倒转翼)为280°∠10°。
东西向褶皱:秋子峪西向斜
该向斜分布在秋子峪西山梁上,发育在张夏组鲕粒灰岩中。规模不大,东西断续长400M,南北宽100M。北翼岩层产状为215°∠34°、213°∠33°。南翼岩层产状为25°∠4°、331°∠27°。轴面产状为359°∠86°,枢纽产状为271°∠14°
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沙河寨东褶皱:在沙河寨东,河床西岸发育有东西向平缓褶皱,由府君山组石灰岩和馒头组砖红色页岩组成。轴面产状356°∠80°、202°∠84°。 3.3.2 中生界构造层(柳江向斜上构造层)
褶皱构造:该向斜分布在大洼山至老君顶一线,呈北北东延伸,全长11KM,宽3KM。核部为蓝旗组火山岩系,地形陡峻(典型的负地形单元);两翼为北票组砂砾岩层。核部蓝旗组火山岩系倾角平缓,在10°-30°之间,西翼北票组地层倾角在60-70°之间。在北杨庄一带地层直立或倒转。东翼北票组地层倾角平缓。在小王山以西产状为275°∠23°半壁店为297°∠20°、上庄坨为310°∠28°。
该向斜分布在拿子峪,板厂一线。呈北东向延伸,长为2KM,宽为1KM。核部为蓝旗组火山岩系,以角度不整合覆于北票组之上。两翼为北票组砂砾岩层。北西翼岩层产状为100°∠25°;南东翼岩层产状为346°∠44°、15°∠21°、10°∠32°。为一不对称的向斜。 3.3.2 断裂构造
本区断裂构造有南北向,东西向,北西向、北东向和北北东向,但以南北向断裂最为醒目。其次是东西向;在断裂的活动强度上和规模上,均表现为西强东弱。在断裂面的力学性质上则表现为多期次构造叠加,具有复合断裂的特点。
西翼区南北向逆冲断层带密集带:该断裂带发育在柳观峪-秋子峪背斜东翼,张赵庄-吴庄背斜东翼。长达10千米。断层带宽200-300米,断层带附近地层直立,甚至倒转,挤压透镜体发育,断裂面盛舒缓波状,以及旁侧的牵引褶皱等压性断裂特征,其中有三条断裂从山羊寨向北延至大柳树一带。
东部落西山断裂:该断层断于中上寒武系统地层中,将东部落西山南北向向斜(II-3)错断,断层面向北倾,倾角85°,成一右行扭动断层。长约800米。此外,在义院口、驻操营一带还有一个东西断裂带(F15)。因工作程度有限,今后工作应予注意。
该区东西向断裂以挤压断裂为主,切割了绥中花岗岩(r1),新元古界青白口群以及古生界地层,但未切割正长斑岩。因受NNE向构造(新华夏系)改造,多显正断层性质。
北西向断裂:本区北西向断裂力学性质比较复杂。大致有二组。其一组为北西向主压性断裂。该组的断裂因受南北向构造的制约,面貌不十分清楚,仅在潮水峪溪谷中见右闪长玢岩脉沿北西向主压性断裂充填。鸡冠山西侧有一北西向压性断层。该断层走向321°,倾向北东,倾角45°。断面呈舒缓波状,旁侧有牵引褶皱,断面上有竖直擦痕等压性断层特征。以及抽水站由北票组砂砾岩层组成的向北西倾没的北西向小褶皱。这些可能都是北西向构造的一些片断。 3.5.1 7月11日 下午 亮甲山
亮甲山是华北地区古生界奥陶系下统,形成于5.00—4.81亿年,以亮甲山组地层命名的。亮甲山组以中厚层灰岩和白云质岩为主,形成于浅海环境,厚度118米,与下伏冶里组,上伏马家沟组均为整合接触。亮甲山组化石丰富,有头足类、腹足类、腕足类、三叶虫、古杯类、介形
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虫等。其中头足类、房角石、古杯海绵是本组的标准化石。马家沟白云质灰岩的特点是层面有刀砍石现象。
亮甲山上的首要任务是学习罗盘的使用。用后交方交汇法定出方位,即在待测地点找到两个已知点,然后在地形图上找到所对应的点,利用罗盘测出两已知点的坐标方位角,然后通过量角器量出对应的角度。在地形图上延长两直线。相交点为待测点。但是此地磁偏角为-7°37′。因此,使用罗盘前,应先对其进行校正。利用螺丝调整罗盘零刻度位置。此罗盘应校核为352°23′。为此,罗盘的主要用途有:辨别方位,在小范围内交汇定位;测定一些地质体的产状(岩层,解理,断层面,褶皱);测量坡角和倾角。
3.5.2 7月12日 上午 大石河—沙锅店
大石河全长70多公里,发源于河北省青陇县自西向东,注入山海关附近的雁塞湖,最后汇入渤海。该河流从山区逐渐过渡到平原,属于半小区,河流季节性强,上游多侵蚀,下游多堆积,并在侵蚀与堆积作用下形成了阶地与河漫滩,上庄坨就是在阶地上建立的一个村庄,在196高地上可明显的看到二级阶地、三级阶地。此处出现了泥包砾现象。是洪积现象或冰水堆积而成。在侵入岩的作用下形成了以花岗岩斑岩为主的岩墙。岩墙右侧的灰岩与亮甲山的岩石的产状一致,形成于浅海环境,产生了石崖、溶沟。
大石河凸岸即左岸为堆积现象。大石河凹岸即右岸为侵蚀现象,河床床位高于水平位,侵蚀现象明显。河卵石的分布决定河岸的分布范围,河卵石的磨圆度及其大小能判断河水流量。卵石越粗大,水的特性越强。河流搬运能力越强,卵石越光滑,磨圆程度越好,冲击漫滩河流,人工形成河渠。河流上游主要是河床相堆积,故颗粒较大;河流下游主要是漫滩相堆积,故颗粒较小。
在沙锅店出现了岩溶现象,此处岩浆岩为块状结构,无层理,并形成了以花岗斑岩为主的岩墙,岩墙直立,产状比较陡,浅成岩多数具有斑状物,较大颗粒被较小颗粒包围起来.岩墙右侧的石灰岩是青灰色属亮甲山组的豹皮状灰岩。通过产状判定推测出该地岩体与亮甲山组为同一组。同时还可看到石崖、溶沟现象,这都是在化学侵蚀和机械等作用下形成的。石崖、溶沟的形成需求:水又侵蚀性;水有流动性;岩石要与水出现容实现象;岩石能与水作用;岩石本身要有初始裂隙。
岩溶发育要具备的条件:岩层具有透水性(内因);水在岩层内具有流动性与侵蚀性(外因).沙锅店附近曾经有一石灰厂,煅烧石灰石时会产生大量的二氧化碳,其上方二氧化碳密度增加,随
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着降雨,二氧化碳溶于雨水后对岩石有侵蚀性.地表岩溶主要是由垂直方向的大气降水,再加其的化学腐蚀作用下逐渐形成.
沙锅店地表岩溶剖面图
3.5.3 7月13日 上午 张崖子—东部落
张崖子—东部落地层剖面全长1660m,延伸方向向北面西,由新太古界变质花岗岩,上元古界变质青白口系长龙山组石英砂岩景儿峪组泥灰岩,古生界寒武系下统府君山组灰岩,馒头组页岩组成,张崖子为该剖面起点。
本剖面中新太古界与上元古界之间为吕梁运动所形成的非整合,而二者为整合接触,上元古界和古生界之间为蓟县运动所形成的平行不整合面,二者为平行不整合接触,其他各组之间均为整合接触。
岩层的形成环境与现处的环境相差越大,则抗风化能力越弱。二氧化硅是岛状连接,抗风化能力强;长石是连状连接,抗风化能力较强;暗色矿物的抗风化能力稍差.矿物分为原生矿物和次生矿物,原生矿物:岩浆冷凝形成,有石英,云母,长石,辉石等;次生矿物:原生矿物风化形成,有高岭石,绿泥石,方解石,石膏等。
碎屑物质包括岩石碎屑和矿物碎屑,在矿物碎屑中最常见的是化学性稳定的石英碎屑,在干旱气候条件下也常见到长石碎屑,此外 ,碎屑成分中也可见到白云母,石榴子石等,碎屑物质主要是岩石物理风化的产物,有时也可能是化学风化未完全分解的产物,碎屑物质是构成沉积岩中碎屑岩类的主要成分。
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粉砂岩,页岩和泥岩的主要区别是泥岩不闪闪发光,页岩的层面结构比粉砂岩发育.蛋青色泥灰岩是属于新元古界的景儿峪组,与下部龙山组呈连续沉积.厚度约0-92米。属滨海泻湖相。 3.5.4 7月14日 上午 石门寨西门—瓦家山
岩石的抗风化能力取决于岩性的矿物成分,胶结情况和岩石某一部位的构造发育. 在石门寨西门外西行约200米处有一处断层,该断层属于奥陶纪灰岩.判断某一断层是正断层或是逆断层要从多方面判断,正断层是由张力造成的,可以作为倒水层面;逆断层的断层面挤密,有挤压,是由剪力造成的,可以作为储水层面.正逆断层受力的方向及性质不同,逆断层垂直挤压方向受压力,正断层平行挤压方向受张力.
石门寨西门正断层剖面图
在本溪组和太原组的界线处,上石炭统太原组的岩性(自上而下);黄褐色薄层细粒长石质石英砂岩及粉砂岩互层;黄褐色燧石质石英砂岩,具球状风化现象。
在太原组和山西组的界线处,下二叠统山西组的岩性(自上而下):紫色及黄褐色页岩,细砂岩互层;白色或黄褐色中、粗粒砂岩,偶夹页岩;底部为一层砾岩,砾石成分多为黑色燧石,粒径在1厘米左右。
在下石盒子组和上石盒子组的界线处.上二叠统上石盒子组的岩性,底部为白色、黄白色含砾粗砂岩,上部为紫色砂岩,顶部有一层铝土质粘土岩(“A”层)厚约20公分。
在上石盒子组和石千峰组的界线处。上二叠统石千峰组的岩性,底部为砾岩及含砾粗较石英砂岩,上部为紫色、黄褐色砂岩及粉砂岩,斜交层理较发育. 层面与节理面也是岩石的两个方面。层面延展性好。通常为明显的显露出岩层。节理面,延展性不好。按照产生节理的力学性质,节理主要分为张节理和剪理:张节理是岩石在张应力作用力下所产生的节理。其特点是产状不甚稳
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定,在岩石中延伸不深不远,多具有张开的裂口。节理面粗糙不平,面上没有擦痕。节理有时为矿脉所填充,在碎屑岩中的张节理常绕过砂粒和砾石节理之呈弯曲形状,节理间距较大分布稀疏而不均匀,很少密集成带,常平行出现或呈雁形出现。有时,沿着两组共轭呈X形的节理。断开形成锯齿状。剪节理,又称剪切节理,是岩石在剪切应力的作用下所产生的节理,它一般产生于压应力成45°角左右的平面上,即最大剪切应力面上其特征为:产状比较稳定,在平面中沿走向延伸较远,在剖面上,向下延伸较深,常具紧闭的裂口,节理面平直而光滑,沿节理面可有轻微位移,因此在面上常有擦痕、镜面等。在碎屑岩中的剪节理常切开较大的碎屑颗粒或砾石。或切开结核岩脉等。节理间距小,常呈等间距均匀分布、密集分布、密集成带,常平行排列、雁形排列、成群出现或两相交叉,称“X节理”,或称“共轭节理”,两组节理有时一组发育较好,一组发育较差。
在石千峰组和北票组的界线处,瓦家山东坡山脚下的沟中,下侏罗统北票组与上二叠统石千蜂组的角度不整合接触关系。北票组的岩性特征:底部为厚层砾岩向上渐变为杂色砂岩夹页岩,靠上部为煤系地层,可见煤线。
向西上山至瓦家村附近的北票这组与蓝旗组的界线处,本组岩性至瓦家山顶均为安山岩.可见有角闪安山岩、辉石安山岩等。本组岩石构成柳江向斜的核部,它与下伏的北票组呈角度不整合接触。
石门寨西门—瓦家山地质剖面图
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参考文献
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谢 辞
首先,我深深地感谢长春工程学院,是学校给我们安排了这次实习。再次感谢王老师,在两年的学习中,王老师给予我很多热情的鼓励和悉心的指导。还有张老师,黄老师在实习中倾注了很多心血,他们不辞辛苦带我们跑路线,他们严谨的治学作风和渊博的学识将使我受益终生。最后感谢同学们的帮助指导,让我顺利完成实习报告。
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附录一 地质年代表
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