Question

野外地质观察记录与素描

Answer 1

一、野外记录的基本要求与格式

野外记录簿有统一规格，左面带厘米方格线部分作信手剖面图和素描图用，右面横格部分作文字记录用。在文字记录前，应首先在文字记录面的左右两边画出1cm左右竖线，左边记录点号、点位、点性、内容、沿途观察，右边记录标本、照片、样品编号等。

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二、文字记录的内容

(1)路线及编号:是指野外踏勘所经过的主要地方、前进方向等，应写在每日工作的首页首项。

(2)目的或任务:是指本地质路线调查的主要目的和任务。

(3)点号:是实习区观察点的编号，编号要统一，要写在行的中间，点号也要标定在地形图和信手剖面上。

(4)点位:是指某一观察点的位置。点位记录可以用方位角形式记录，例如，亮甲山85°方位与牛鼻子山156°方位交会处;或用方位角与直线距离相结合形式记录，例如，亮甲山16°方位250m处;还可用特殊的地形地物记录，例如，亮甲山高程控制点。如果进行或从事国家正规地质填图，点位记录格式均有严格要求，即必须用横、纵坐标和高程来确定点位，横、纵坐标可用直角坐标来表示，高程可从等高线上查得。目前都用GPS仪直接读取。

(5)点性或称点意:是指该点的地质意义或性质，主要有地质界线点、构造点、矿点、化石点、水文点等。

(6)内容:是指该点及其点周围一定范围内的地质现象。对于地层的描述应该按先老后新的顺序描述;对于不同时代的地层岩性、成分、结构、构造、次生变化、厚度、产状都要认真观察、记录;在对分界点两侧地层描述完结后，就要进一步描述不同时代地层接触关系。

对于侵入岩，除了岩石颜色、结构构造、矿物成分、含量的描述外，还要描述与周围接触关系、接触变质现象、围岩产状、规模等。

对于构造，除了现象的描述外，还应收集供分析研究用的数据。如两翼产状、擦痕产状、断层面产状、节理产状、小构造产状等。

(7)沿途观察:是指两地质观察点之间看到的地质现象的综述。

文字记录要重点突出，简明扼要。最重要的是客观、准确地反映该点的实际情况，要做到真实全面，切不可任意编造。在实际工作中对于记录中出现的错误，可用铅笔划掉，切不可用橡皮擦掉重写。

三、绘制信手剖面图

信手剖面图是反映路线沿途地层、岩性及地质构造的一种宏观剖面图(图5-18)，这种图对于了解大范围路线地质特征很有用。地质路线应尽量与岩层走向或构造线方向垂直。绘制这种图件的具体要求如下:

(1)绘图时，应注明图名、比例尺、方位、图例。

(2)距离测量可用步量，也可目估，然后按比例尺绘出。

(3)注意水平比例尺与垂直比例尺要协调一致，最好是在作这种图以前，先从地形图上了解一下观察路线的地形特征。

(4)产状标定可按剖面见到实际情况画出。如果剖面线和地层走向夹角较大时，要按计算结果在剖面图上画出。

(5)画信手剖面图时，若遇到新老两套岩层，中间被角度不整合隔开，应先画角度不整合线，然后分别画新老地层。对于断层切割地层，也应先画断层线，然后画两盘地层。

(6)图面布局要合理、匀称、美观，线条粗细要均匀、一致，岩性花纹要按规定使用。

图5-18 石门寨—瓦家山地层路线剖面图

四、素描图的绘制

各种重要的地质现象都可用素描图表示。它是重要的原始资料，是地质报告和文章中不可缺少的部分。素描图大致可分三类:景观素描、剖面素描、照片素描。不管哪种素描都要按照素描原理，真实地突出重点内容;选择的比例尺要适当，各部分所占的比例要准确;同时图名、方位、地层时代、图例等都要标出。

(1)景观素描图:常用来素描一些宏观地貌及构造现象。要用透视的原理按比例绘出。素描时，远山轮廓细，近山轮廓粗，越近越粗;近山细节多，远山细节少，越远越少，而且前山与后山要留出一线空地。同时，还要把素描者与素描对象的相对位置加以注明。

(2)露头剖面素描图:是在小范围内的露头上进行的剖面素描。主要用于素描地层的接触关系、岩浆岩的侵入和穿插关系及各种构造现象等。

(3)照相及照相素描:不管是大范围还是露头的地质现象均可在野外照相，以用于报告和文章中。对露头地质现象进行拍照时，最好用铁锤或罗盘等作比例尺。照相素描是在照相的基础上根据照片把主要地质现象再勾绘出来。

无论是照相还是素描都应记入记录本内。

五、沉积岩的野外观察与描述

(一)沉积岩的描述内容

在野外对沉积岩的观察与描述主要有以下六个方面:

1.颜色

沉积岩的颜色是沉积岩最醒目的宏观特征。沉积岩描述时常常把颜色放在最前面。

颜色的成因分为原生色(包括继承色和自生色)和次生色。继承色是物质固有的颜色，例如，长石砂岩呈肉红色，是因为花岗岩的长石碎屑是红色的缘故。自生色是在沉积和成岩阶段由原生矿物造成的颜色，如海绿石砂岩呈绿色。次生色是沉积岩受到次生变化而产生的次生矿物的颜色，例如风化壳上常见次生矿物所形成的褐红色。

自生色和继承色的颜色均匀稳定，分布广，与层理符合;次生色一般不均匀，呈斑点状，分布不广，与层理不一致。

野外描述颜色常用两种方法:一种是用实物形容，如砖红色、蛋清色等;另一种是用颜色形容，以深浅表示色调的描述方法，如深紫红色、浅黄灰色，其中前者的红色、后者的灰色是主要颜色，放在名称的后面，深紫、浅黄是次要颜色，放在主色前面作形容词。

以上所说的颜色是指岩石干燥新鲜面的颜色，野外对新鲜面和风化面都要描述。

2.岩性

主要指沉积物成分和矿物组成特征。

野外观察描述岩石，要借助放大镜、盐酸、小刀等工具定性地鉴定沉积岩的成分和矿物组成。

对碎屑岩来说，要初步鉴定碎屑颗粒及胶结物的成分及百分含量。碎屑岩的主要组成是碎屑物，包括石英、长石、岩屑和重矿物。所谓重矿物是指相对密度大于2.06的矿物。常见的有锆石、独居石、榍石和电气石等。虽然它们含量很少，但化学性质却非常稳定。岩屑是保留着母岩结构的矿物集合体，也就是母岩破碎后矿物颗粒尚未完全分开的岩石碎屑。它们多数情况下是出现在颗粒粗的碎屑岩中，一般砂岩中用肉眼是很难认出的。

碎屑沉积岩的胶结物常见有硅质、铁质、钙质、泥质。它们的一般野外特征是，硅质胶结物多，使岩石比较坚硬，铁质的常呈红褐色，钙质的遇稀盐酸起泡，泥质的常是松散状，且硬度小。

黏土岩主要由黏土矿物组成(大于90%)，颗粒很细小，结构细腻，用牙咬无砂感，野外主要靠染色试剂来鉴定。

碳酸盐岩的野外鉴定主要靠稀盐酸，并结合其他岩性特征将其分为4种最基本的岩石类型。其中，石灰岩表面加稀盐酸强烈起泡，并能听到响声;白云质灰岩加稀盐酸很快起泡，但响声不大;灰质白云岩加稀盐酸微微起泡;白云岩加稀盐酸基本不起泡或起泡很慢、很弱。

黏土岩和碳酸盐岩详细命名要靠室内研究。

3.结构

结构是沉积岩的一个常用描述要素，涉及粒度及其分布、颗粒形态及其表面特征和沉积物组构等。

(1)碎屑岩的结构。碎屑岩的结构应着重描述粒度大小和分选性。若是砾岩还要描述砾石的形状、圆度和颗粒表面特征等。

碎屑颗粒的大小称为粒度，以颗粒的直径来计量，通常划分为四类(表5-2)。

野外见到的碎屑岩很少只有一种粒级碎屑组成，而是由多种粒级组成。碎屑大小的程度称为分选性。当某一粒级的含量大于75%时，或颗粒大小相等时称为分选好;当含量为75%至50%时，分选中等;当没有一种粒级含量超过50%时，或颗粒相差甚大时认为分选差。

碎屑颗粒的形状是碎屑岩最具特征的标志之一。主要包括圆度与形状。它们对砾岩的研究很有意义。

表5-2 碎屑岩的结构分类

圆度是指碎屑颗粒被磨蚀圆化的程度，肉眼观察一般分为三级:棱角状、次圆状和圆状。颗粒的圆度与搬运距离的长短有直接关系，当然与颗粒的硬度、密度、大小等因素也有关。

(2)黏土岩的结构。由于黏土岩的颗粒很细小，所以其结构的野外鉴定常有一定困难，多在室内镜下进行。

黏土(泥质)结构:几乎全部都是黏土质点组成，其含量不小于95%，用牙咬或手摸时，感觉不出颗粒的存在，用小刀切割时，切面很光滑。

含粉砂质黏土(泥质)结构:用牙咬或手摸时，有明显的颗(砂)粒感，刀切面不平整，断口粗糙。在手掌中用水轻轻冲洗，可将黏土质点冲走，把粉砂留下。在放大镜下，也可看到粉砂颗粒。

含砂质黏土(泥质)结构:用手摸就可感到明显颗粒，肉眼观察也可见到砂粒。

(3)碳酸盐结构。

砾屑结构:弱固结的碳酸盐沉积，经底流、波浪和潮汐等作用剥蚀出来在原地再沉积所具有的结构。例如寒武纪的砾屑灰岩就是这种结构。

生物结构:由原地固着生长的生物构成的生物灰岩、礁灰岩所具有的生物骨架结构。

鲕粒结构:指同心圆的粒径小于2mm鲕粒组成的碳酸盐岩结构，鲕粒可以是灰质、白云质、铁质或硅质等。

结晶结构:化学和生物化学沉积的灰岩、白云岩又经重结晶形成的结构。按结晶颗粒的大小可进一步分为:显晶(大于0.1mm)、微晶(0.1～0.01mm)和隐晶(0.001mm以下)三种。

4.构造

主要是指机械成因的原生构造。包括层理、层面构造和变形构造。尤以前两种更为重要。

(1)层理。它是由于成分、颜色、结构及走向性等在垂直层面的方向上所表现出来的一种层状构造。层理的基本单位包括细层、层系和层系组。按形态可将层理分为:水平、波状和斜层理三种基本类型，其形成环境各异。水平层理几乎全部发育在水体比较宁静的黏土或化学沉积岩中。波状层理一般是在水体的波浪运动中形成的。斜层理多发育在河流沉积物中，表明水体介质流动快、急。

观察层理时，要注意其形态、大小厚度、界面性质、细层倾角、岩性及其他细微结构，这些都能直接反映水动力的状况。

(2)层面构造。是指沉积岩层面上的构造，包括波痕、泥裂、雨雹痕以及冲刷面等。野外常见波痕多发育在砂岩或粉砂岩中，它是由于水体振荡运动或定向运动而形成的;泥裂多出现于泥岩和页岩中，是由于未固结的黏土质沉积物露出水面，受到暴晒而干涸时发生收缩和裂开所形成的。

5.沉积岩的韵律性

在与地层垂直的剖面上，相同岩性的岩石中作周期性重复的现象，称作沉积韵律或沉积旋回。其成因复杂，主要是由于地壳周期性的升降引起的自然地理环境周期性变化所致。野外常见由下而上出现由粗到细的韵律变化。例如由砾岩、砂岩、粉砂岩、页岩到煤或灰岩的变化，也可出现相反的情况，即由下而上由细变粗的现象。

野外观察描述韵律时应包括下列内容:

(1)首先观察韵律变化的总趋势，确定韵律类型，是连续韵律还是间断韵律，是半韵律还是整韵律，是正韵律还是逆韵律。

(2)组成韵律的岩石类型、成分、颜色、结构、构造等岩性特点。

(3)相邻韵律的接触关系，是渐变还是突变的，有无侵蚀冲刷现象。

(4)韵律的厚度及每类岩石所占的比例。

6.地层厚度

对明显被层面分开的单层厚度，一般用块状(大于2mm)、厚层(1～2mm)、中层(0.1～1mm)、薄层(0.01～0.1mm)表示。对一些特别明显、层位稳定的标志层和目的层，要具体指出其单层厚度。

7.地层间的接触关系

地层之间的接触关系可分为整合和不整合两种，后者进一步可分为角度不整合和平行不整合。野外观察时要注意左右追踪，切不可见到一点就盲目下结论。不整合面常是确定填图单位划分地层的重要标志，其上常有古生物的间断、沉积上的不连续、侵蚀面、底砾岩、古风化壳等标志。

8.古生物化石

古生物化石不但能确定岩石形成的相对时代，还可以根据古生物资料推断当时形成介质条件，如水温、盐度、深度等。野外观察时，要注意其生态特征、埋藏与保存条件、数量、完整程度、分布情况，并初步鉴定其种属。

对野外露头进行全面详细观察和描述是岩石工作的基础。因此，观察时要细心，有重点;描述要全面而有针对性，详细而不繁琐，按一定顺序进行，以免遗漏。

(二)沉积岩岩石野外肉眼鉴定

沉积岩岩石野外肉眼鉴定分类可按表2-3、表5-3、表5-4所列数据进行。

表5-3 沉积岩的分类表

表5-4 碳酸盐岩的矿物成分分类表

六、地质构造观察的内容

(一)褶皱构造的观察与研究内容

1.褶皱构造的野外识别标志

(1)由核部向两侧地层是对称的并重复出现。核部地层老、两翼新为背斜构造;核部地层新而两翼老的为向斜构造。

(2)产状标志:地层相反倾斜为向形构造，地层相背而倾为背形构造。

(3)地层的弯曲、转折现象。

(4)地貌标志:单面山、岩层三角面、岩层具有对称重复性特征，常是褶皱的间接识别标志。

2.褶皱的观察和描述内容

(1)野外要测量褶曲各部位产状，然后根据产状，确定褶皱几何要素，最后确定出空间形态。

(2)观察褶曲中的地层新老关系，根据其核部和两翼地层新老关系以及两翼产状，确定其褶皱类型和性质。

(3)观察、记录褶曲、褶皱规模大小，平面及剖面展布特征，分析其与矿产和其他构造的关系，研究其形成时期。

(4)野外要注意观察和描述褶曲内小构造的特征，如层间滑动形成的小褶皱、小断层、节理的产状及其他特征。

(二)节理的观察与研究的内容

1.节理力学性质鉴定

一般剪节理特征:

a.产状较稳定，沿走向延伸较远、较深。

b.节理面平整光滑，有时因剪切滑动而留下擦痕或镜面。

c.发育在砂岩、砾岩中的剪节理，常切穿砾石和胶结物。

d.典型剪节理常组成共轭X节理系，平面共轭节理面垂直层面，X型节理系一般一组发育，另一组不太发育，一般具等间距性。

一般张节理特征:

a.张节理产状不稳定，延伸不远，单条节理短而弯。

b.张节理粗糙不平，无擦痕。

c.砂岩和砾岩中的张节理常绕粗砂或砾石而过。如切穿砾石，节理面也凹凸不平。

d.张节理多开口，裂隙常被后期岩脉充填。

e.节理有时呈追踪型的锯齿状张节理，有时呈放射状或同心圆状组合形式。

2.节理的分期与配套

节理的分期主要是利用节理组的交切关系，主要有下面三种:

(1)错开。后期形成的节理常切断前期的节理。如后期节理属剪节理，则表现为错断线两侧标志点的对应错开(图5-19)。

(2)限制。一组节理延伸到另一组节理前突然终止，这种现象称为限制。被限制节理组形成较晚。如图5-20中3、4两组节理被1、2限制，所以前者形成较晚。

图5-19 不同节理对应错开关系

图5-20 湖北香溪石灰岩不同节理的限制现象

(3)互切。如果两组节理互相交切或切割，说明两组节理是同时形成的，有时成共轭关系(图5-21)。

(4)追踪、利用和改造。后期节理有时利用早期节理，顺早期节理追踪或对早期节理加以改造。因此，一些晚期节理常比早期节理更明显、更完整。

上述节理的各种交切关系往往不很明显，因此在实际工作中要进行认真细致的观测，要考虑各种标志，并尽可能辅以其他依据进行判别。

图5-21 两组共轭剪节理的互切

节理的配套主要依据节理的组合关系，并辅以节理发育的总特征及有关构造关系进行。

3.节理与大构造关系的观察与研究

(l)与褶皱有关的节理。当一组水平岩层受到水平方向的侧向挤压时，在岩层未发生褶皱前，平面上形成两组X型剪节理，节理面垂直层面，称早期平面X型剪节理。也可以产生与挤压力方向相平行的岩层弯曲前的张节理，它常是追踪早期两组平面X型剪节理而形成，节理呈锯齿状延伸(图5-22a)。

图5-22 节理与褶皱关系示意图(据武汉地质学院等四院校合编《构造地质学》，1979)

当岩层在水平侧向挤压力的作用下，岩层弯曲形成褶皱时，在背斜顶部产生平行褶皱枢纽方向的纵张节理。有时也可追踪平面X型剪节理而呈锯齿状延伸(图5-22b)。

当岩层褶皱发展到一定程度时，在横剖面上也产生X型剪节理，在剖面上呈交叉状，其交线平行于褶皱枢纽方向，故称剖面X型剪节理。

当褶皱枢纽起伏达到一定程度时，沿枢纽产生张应力，可以产生走向垂直枢纽的张节理，呈扇形分布(图5-22c)。

(2)与断层有关的节理。由于断层两盘的相对运动引起的派生力，常形成一套节理。主要有羽状张节理、剪节理。张节理面和断层面所交锐角指向本盘运动方向。而剪切节理有两组(S₁、S₂)(图5-23)，其中S₂和断层所交锐角一般小于15°，锐角指向本盘运动方向。

(3)与区域构造有关的节理。这种节理是区域构造运动的结果，分布范围广，性质和产状稳定，具有区域性。一般规模大，间距宽，延伸长，可切穿不同地层。

4.节理观察点的选择

布置节理观察点的位置时，要考虑以下情况:

a.露头良好，便于观测。

b.构造特征清楚，节理发育。

c.露头一般不小于10m²，便于系统测量。

d.观察点应选在构造的重要部位，并且要在不同构造层、不同岩系和岩性层中、不同构造上布点。

5.节理观察内容

(1)地质背景的观测。在对节理进行观测前，应首先了解观察地段的地质背景。即地层、岩性、成层性及地质产状、褶皱和断层产状等特征以及观测点所在构造部位等。

(2)节理分类和组系划分。

(3)节理发育程度的研究。描述岩层、厚度对节理发育程度的影响以及节理发育密度。

(4)节理平面和剖面组合形式的观测。

(5)对节理进行分期配套。

(6)节理面观测。指对节理面形态、产状、结构、平直光滑程度、充填物的观测和研究。

6.节理测量资料的整理

主要用节理玫瑰花图和节理极点图、等密度图对节理进行整理、分析。

图5-23 断层旁侧的伴生构造

(三)断层的观察与研究内容

1.断层的野外识别标志

(1)地质体的不连续。地层、岩脉、岩体、矿体各种接触面相带在平面上或者在剖面上的突然中断或错开等现象，可作为判断地质体连续与否的标志。

(2)地层的重复或缺失现象。走向断层常造成地层的重复或缺失现象。褶皱和不整合也可以造成地层的重复或缺失。褶皱造成地层的重复往往是对称重复，而断层造成的地层重复不具对称重复特点。不整合可造成地层的缺失，但不整合往往具有侵蚀和侵蚀物质等特征。

(3)断层标志。断层面及其面上的磨光面与擦痕，阶步与反阶步;断层破碎带的存在及其构造岩，断层附近伴生的小构造，如小断层、拖曳褶曲、节理、劈理、片理等;动力变质现象等。

(4)构造上的不连续。包括:褶皱、断层、片理等，不整合面的错断现象等。

(5)地貌标志。主要有断层崖、断层三角面、错断山脊和山谷、串珠状湖泊、洼地、泉水、平直的沟谷、山地与平原平直的分界线等。

(6)岩浆活动和矿化作用标志。断层破碎带是一个脆弱带，因此，常成为岩浆活动和矿化作用的通道和场所。

2.断层两盘相对运动方向的确定

主要根据地层的重复和缺失的现象、断层面特征、伴生构造等确定其两盘相对运动的方向。

(1)两盘地层。走向断层或纵断层，上升盘一般出露老地层，下降盘一般出现新地层。

(2)牵引构造。利用断层错动形成的牵引构造也可以判断断层的相对运动方向。判断方法是，找出牵引构造与断层面所夹锐角，锐角指向对盘运动方向(图5-24)。

图5-24 断裂中的牵引褶皱及其指示的两盘运动方向

(3)擦痕和阶步。用手顺擦痕摸时，感觉光滑的方向指示对盘运动方向，对于钉子型擦痕，是由粗而深向细而浅的方向代表对盘相对运动方向;正阶步下陡坎的方向代表对盘运动方向，反阶步则下陡坎方向代表本盘相对运动方向。

(4)伴生小褶皱、节理。小褶皱轴面与断层面所夹锐角指向对盘运动方向。

羽状张节理面与断层面所夹锐角指向本盘运动方向(图5-23)。

3.断层野外观察、描述的主要内容

(1)观察和描述断层面的特征，如断层面产状、擦痕特征及产状、断面平整光滑程度、阶步发育情况等。

(2)破碎带特征，如破碎带长度与宽度、物质组成及产状、动力变质现象。

(3)伴生小构造，如伴生的张、剪节理，牵引褶皱、片理、劈理、小断层特征与产状以及与主断面的关系等。

(4)两盘地层特征与产状。

(5)断层规模、平面与剖面变化情况，与其他构造的关系。

(6)地貌、水文标志。

(7)断层多次活动特征的观察与描述，如断层面擦痕叠加，反映了断层多次活动。