A. 路線九 告成—石淙會飲
1.實習內容
(1)觀察石淙河斷層,認識判別斷層的依據;
(2)測量斷層兩盤岩層的產狀和斷層面產狀,判斷斷層類型;採集白雲岩、頁岩標本;
(3)觀察河流沉積物特徵;
(4)觀察喀斯特地貌、流水地貌和斷層谷地貌;
(5)參觀周公測景台、郭守敬觀星台、告成文物館等。
2.觀察點和觀察內容
No.1石淙會飲
主要內容:觀察石淙河斷層;觀察斷層谷地貌、喀斯特地貌、流水地貌;觀察河流沉積物特徵
(1)石淙河斷層:位於石淙河南北兩岸,大致呈東西向展布。斷層存在的證據有:①地層缺失:斷層上盤為下二疊統下石盒子組,斷層下盤為上寒武統崮山組,缺失了長山組、鳳山組、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系等地層。上盤產狀為NE7°∠19°,下盤產狀為SW235°∠12°。②斷層破碎帶發育:可見崮山組白雲質灰岩與太原組燧石結核灰岩形成的斷層角礫岩,礫石呈稜角和次稜角狀,大小不一,多數為5~10mm,膠結物由方解石和白雲石組成,此層厚3m左右。③斷層面清晰可見:斷層面上保留有擦痕、擦槽、階步,局部見磨光面。斷層面產狀為NW350°∠52°。
根據斷層受力情況,應屬張性斷裂。地層缺失,且上下兩套地層產狀不一致;斷層面向北傾。南盤(下盤)為老地層,相對上升,北盤(上盤)為新地層,相對下降,判斷該斷層屬於正斷層。
(2)石淙河斷層谷地貌:石淙河發源於嵩山南麓九龍潭,流經盧店南朝陽水庫、堯坡山西麓,受石淙河斷裂構造影響,從此處折向南流入潁河。斷層谷兩側由於岩性不同,石灰岩、白雲質灰岩、頁岩和砂岩抗風化能力差異較大,故在北側抗風化能力較弱的頁岩分布區形成了開闊平緩的谷坡,南側石灰岩、白雲質灰岩抗風化能力較強,形成了谷坡陡直的峭壁,構成特有的斷層谷地貌。
(3)石淙河喀斯特地貌:此處可見喀斯特現象有溶溝、石芽和溶洞等。
溶溝和石芽地表水在可溶性岩石的表面沿層面或裂隙面流動時,對岩石進行溶蝕和侵蝕,在岩石表面形成的若干溝槽,稱為溶溝。溶溝之間突出的石脊或石柱,則稱為石芽。此處發育的石芽一般高1~2m(附圖11),大型石芽高可達到5~6m,最高可達10m,排列如林,稱為石林。
溶洞地下水在季節變化的暫時飽和帶與永久飽和帶附近,由地下水在水平運動中所引起的溶蝕和機械侵蝕產生的喀斯特現象。此處溶洞的成因是地下水沿可溶性岩石的層理、節理、斷層面溶蝕形成的,而且呈層狀分布,說明該區新構造運動經歷了多次相對穩定—上升的發展過程。
分布在南岸的溶洞,古稱「觀魚洞」,北邊的兩個溶洞,其中一個稱「娘娘洞」(相傳是唐朝皇帝武則天游石淙時曾在此洞內石板上小憩),它們都是地下水沿節理溶蝕而形成的。溶洞內可見有不同的沉積物,「觀魚洞」中見有少量礫石,是洪水期由河流機械搬運沉積的結果;「娘娘洞」中發育有鍾乳石,是地下水化學沉積的結果。
圖6-5 石淙河斷層剖面示意圖
「水中石船」頂面平坦,位於河床中間,為崮山組白雲質灰岩沿三組節理溶蝕而成。「小石淙」位於大石淙的東側,相距約500m,小石淙處所見的喀斯特地貌與大石淙相似,溶蝕較發育,可見2~3層溶洞。
該地古時被譽為「天中勝境」,當年是唐代武則天的避暑勝地。據史書記載,公元701年夏天,武則天率群臣到此游覽,並在一塊石芽上設宴,眾臣吟詩作對,周圍鼓樂相助,侍女起舞,於是後人稱此為「石淙會飲」。遺留的摩岸題記石刻目前仍清晰可見,是中嶽八大景之一。明朝旅行家徐霞客游中嶽時,首先在此處考察,影片《少林寺》小牧羊女放牧和《三國演義》中的「火燒博望」等外景,就是在此地拍攝的。
(4)石淙河流水地貌:石淙河源於嵩山東麓九龍潭,匯入潁河,在該點近東西展布,是地表水流經節理發育的斷層下盤的巨厚層白雲質灰岩而塑造的河谷。觀察主要內容有河床侵蝕地貌和河床堆積地貌。
在該地河床侵蝕地貌主要表現為壺穴和沖槽。河底漩渦流攜帶著砂礫旋轉磨蝕河床基岩(白雲質灰岩),形成直徑1~3m的近圓形洞窟,即壺穴地貌;沿近東西向平行節理(垂直於層面)沖刷形成的平直隘谷為沖槽。
河床堆積地貌發育的有邊灘、河漫灘、河流階地等。邊灘發育於河流的凸岸,在曲流側移過程中,橫向環流的底流侵蝕凹岸的同時,將砂礫橫向搬運到凸岸堆積而成。河漫灘發育於河流兩岸,洪水期被水淹沒,平水期露出水面,是河流洪水期淹沒的河床以外的谷底部分,位於河床和河穀穀坡之間,由河流的橫向遷移和漫堤的沉積作用形成,沉積物具有明顯的二元結構,下部由較粗大的河床沖積物(主要為粗砂和礫石)組成,上部由洪水泛濫時沉積的較細的河漫灘堆積物(主要是細砂和黏土)組成。該地河漫灘的寬度較小,約十幾米。本點河流階地發育較好,發育有3級階地,右岸發育有Ⅱ和Ⅲ級階地,左岸發育Ⅰ級階地。本點的Ⅲ級階地屬於侵蝕階地。階地面高程與潁河北岸基本一致(300~330m),是嵩山地區最新的夷平面。
河流沉積物稱為沖積物,沖積物的特點主要是分選性好和成層性好。沖積物的分選性好而且顆粒的磨圓度較好,沉積物顆粒的大小與流速關系密切,在沉積物顆粒的搬運過程中,顆粒互相撞擊,並與河底岩石相互摩擦,使被搬運的顆粒變小而且還失去稜角,使磨圓度變好,明顯好於坡積物、洪積物和殘積物。觀察河床中的沉積物與河漫灘沉積物的特點,分析其形成的主要原因。沖積物成層性好,韻律性明顯。由於河流流速在時間上的變化以及氣候等在時間上的變化,使某一地區河流中沉積物在垂直剖面上顆粒大小、顏色深淺呈有規律變化而顯示出來成層的現象,在河流沉積物中兩種或兩種以上的沉積物(顆粒大小、顏色等)在垂直剖面中有規律地交替出現,韻律明顯。河流沉積物的成分決定於河流所經地區的岩石、礦物種類,主要是一些物理、化學性質較穩定的礦物和岩石顆粒。根據沉積場所不同,分為河床相沉積物,河漫灘相沉積物及河口沉積物。在該實習點可以觀察河床相沉積物和河漫灘相沉積物,分析對比兩者的特點和成因。
No.2點1沿石淙河向西幾十米南岸
主要內容:觀察石淙河南岸山坡上的鋁土礦
位於點1沿石淙河向西幾十米南岸,鋁土礦產於中石炭統底部,礦體呈層狀,礦石主要為緻密塊狀和豆狀,質地堅硬。鋁土礦礦石質量較好,Al2O3與SiO2的比值較高,屬於優質鋁土礦,現在為當地小型開采。
No.3告成鎮北觀星台
主要內容:參觀觀星台
觀星台建於元代,至今已有730多年歷史,由元代科學家郭守敬修建,是他為改革歷法而建造的天文觀測儀器。郭守敬經過幾年的努力,編制了當時世界上最先進的歷法-授時歷,這本歷法與現在的陽歷完全一致,但現在使用的歷法「陽歷」較「授時歷」晚300年。告成觀星台是我國最大、最早的天文台之一,也是世界上著名的天文科學建築物,它反映了我國古代科學家在天文科學方面的卓越成就。1963年3月,被國務院公布為全國第一批重點文物保護單位。
測景台建於唐代(公元423年),學名「八尺表」,俗名「無影台」,是我國古代測星、驗證時令季節、計年的儀器。據《周禮》記載,周公旦曾在陽城(告成鎮)有過測影活動,因此稱「周公測景台」。
3.思考題
(1)斷層的要素和類型及石淙河斷層的形成時代分別是什麼?
(2)喀斯特地貌有哪些類型?其形成條件是什麼?
(3)斷層谷地貌的特點和流水地貌的類型分別是什麼?
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