路线：基地—石门寨—174高地东坡小煤矿—基地
任务：
1）学习地物定点法及用罗盘测量地层产状。
2）观察早奥陶世至二叠纪地层的岩性特征。
3）观察下奥陶统与上石炭统之间的平行不整合接触关系。
4）初步学习地层信手剖面绘制方法。
预习内容：
1）沉积岩的概念、类型及形成环境。
2）地层的概念及地层的接触关系。
No.11
位置：石门寨西门260°约150m处的小路旁采石坑。
意义：下奥陶统（O1）岩性观察点及地层信手剖面起点。
观察内容：
1）学习地物定点法。
2）认识沉积岩的基本特征，并描述下奥陶统（O1）的岩性特征。
3）测量岩层产状。
4）正断层的特征。
5）作信手剖面图（剖面图的起点）。
教学内容：
1）在到观察点之前，学生在石门寨西门集合，然后每个同学步测到观察点的距离。该点临近石门寨西门，地物标志很明显，步测到观察点后，再用罗盘测出该点（学生所站的位置）位于西门的方位，根据所测的距离和方位就能很快地把该点的位置定在地形图上。地物定点法的优点是准确，快，适用于地物标志和地形特征明显的地方。后方交会定点法适用于附近没有明显的地形和地物标志，而远处有三角点、山头、村庄以及其他标志物等，这种方法较慢.有时误差较大。为了增强准确性，后方交会法最好用3个被测量点，取3条直线所交出的三角形的中心为所定点的位置（从理论上讲，3 条直线应交于一点，但由于测量及绘图的误差，3条直线常交出一个三角形）；再根据小的地形、地物进行校正。
2）在野外观察岩石，首先要观察岩石外貌（构造）的总体特征，确定出属于哪一大类岩石（沉积岩、岩浆岩、变质岩），然后观察其他特征，鉴定出更确切的岩石名称。沉积岩最突出的特点是一层层叠置在一起，具有成层性，明显不同于侵入岩，这种层层叠置的关系就是沉积岩的层理构造 层理构造是指沉积岩的成分、结构、颜色等在垂直于层面方向上的变化特征。由于在不同时期的水动力条件、物源、气候等的差异，先后形成的沉积物在成分、结构、颜色等方面会有所不同，结果在垂直于沉积物表面的方向上就出现不同性质的沉积物，这些特性在成岩后还保存在沉积岩中，就形成了沉积岩的层理构造。这种成层性是地层岩性分层的依据，即根据物质成分，结构、构造的不同，将某一时期的地层分出若干层来。按成分不同，可分出灰岩，砂岩、硅质岩、泥岩等岩层。按沉积岩单层的厚度，可分出巨厚层（>1m）、厚层（1～0.1m）、中层（0.1～0.03m）、薄层（<0.03m）等岩层。
3）在沉积作用过程中，先沉积的物质位于下面，后沉积的位于上面，它们经成岩作用后固结成沉积岩。如果一个地区没有发生强烈的构造运动，沉积岩层的原始产状就会得到保留，即岩层产状是水平或接近水平的，并且总是先形成的在下面，后形成的在上面，这种正常的地层叠置关系称为地层层序律。
4）该地点的岩性为灰岩和泥质条带灰岩，地层产状为295°∠24°。灰岩呈深灰色，微晶－泥晶结构，块状或厚层状构造，化学成分主要为CaCO3，矿物成分为方解石，滴盐酸剧烈起泡。
泥质条带灰岩的风化面呈灰黄色，新鲜面为浅灰色，微晶－泥质结构，条带状构造。泥质条带灰岩与灰岩互层状出现。风化后泥质条带灰岩凹入，而灰岩凸出，这是差异风化的结果。
5）在此处可见一条小断层，明显错断了下奥陶统泥质条带灰岩和中厚层状灰岩，断距约1m。断层面平整，倾角约80°，向SE方向倾斜，在断层面上有结晶的方解石。断层破碎带上部宽约30cm，下部约10cm，为断层泥及沉积岩碎块所充填。根据泥质条带灰岩位移的方向判断，该断层为正断层。
6）从该点开始作地层信手剖面图。
7）测量岩层产状（方法见第三章）。
8）以小组为单位，在每一层（分层）打一块岩石标本。
重点与难点：
1）沉积岩的野外鉴定特征及化学沉积岩的描述。
2）地层信手剖面图的作法。
时间：80分钟。
思考题：
1）沉积岩为什么能形成层理构造？
2）该点见到的断层带为什么上部宽，向下逐渐变窄？
No.12
位置：石门寨西门260°约180m处的采石坑。
意义：下奥陶统岩性观察点。
观察内容：
1）沉积岩岩性描述及分层。
2）差异风化。
3）测量地层产状。
4）采岩石标本。
教学内容：
1）在该点可见到深灰色灰岩、泥质条带灰岩和竹叶状灰岩。灰岩的特征同前一观察点，学生自己描述。泥质条带灰岩由灰岩和泥灰岩薄层互层组成，每个单层厚约0.5m，水平层理非常发育，表面具有明显的差异风化现象。
竹叶状灰岩：风化面为灰黄色、灰色，新鲜面为深灰色，中厚层状，内碎屑结构。内碎屑在断面上为长的椭圆形，即竹叶状；在平面上为圆形、椭圆形或不规则状，扁平面大致与层面平行。内碎屑厚约1～2cm，直径可达3～6cm。内碎屑及胶结物的化学成分均为碳酸钙。竹叶状灰岩是一种良好的指相岩石，其形成过程是：在沉积盆地中先沉积的碳酸钙薄层在尚未完全固结的情况下，遭受波浪冲击而破碎，这些碎屑在原地或只经过短距离的搬运就快速沉积，然后又被碳酸钙所胶结，经成岩作用后形成竹叶状灰岩。由此可知竹叶状灰岩所指示的是动荡的浅海沉积环境。
在该点还可观察到竹叶状灰岩与泥质条带灰岩互层出现，组成4个沉积韵律。泥质条带灰岩的水平层理很发育，说明沉积环境较平静，而竹叶状灰岩指示动荡的环境。这可说明当时该地区动荡与平静的浅海环境交替出现。
2）在泥质条带灰岩中可见明显的差异风化现象，其特征是在岩石的表面（剖面上）出现凹凸不平的现象，凹进去的为泥岩或泥灰岩，而凸出来的为灰岩。
3）测量岩层产状，采集岩石标本。要求测量上、下层面的产状，练习打标本的技能。标本规格是长9cm、宽6cm、厚3cm。
4）划分地层，作信手剖面图。该地点的地层按岩性可分为两层，即深灰色的纯灰岩和竹叶状灰岩（夹泥质条带灰岩）。信手剖面图接No.8点，把岩性分层按产状投到剖面图上，地层分层从下往上依次编号，不得重复。接No.8点的分层，该地点的两层分别为第3层和第4层
重点与难点：
1）测量岩层产状。
2）分析沉积环境
时间：80分钟。
思考题：
1）竹叶状灰岩与泥质条带灰岩的沉积环境有什么不同？
2）在岩层上层面或下层面测量岩层产状，读方位角时应注意什么？
No.13
位置：拜印台（四方台）东约80m 铝土矿旧矿坑旁。
意义：下奥陶统（O1）与上石炭统（C2）的分界观察点。
观察内容：
1）下奥陶统的岩性。
2）上石炭统底部的岩性。
3）下奥陶统与上石炭统的平行不整合接触关系。
4）作信手剖面图。
教学内容：
在从No.9点到该点的途中应做以下工作：①仔细观察岩性变化：②根据岩性特征，进行地层分层；③测量地层产状；④测量地形坡度；⑤勾画地形线；⑥根据地层产状，把地层分层界线投到剖面图上；⑦标出层号、地层产状；⑧记录沿途观察到的地质内容。
1）沿途所观察到的下奥陶统岩性：灰、深灰色中厚层状纯灰岩、虫孔灰岩、白云质灰岩、白云岩。根据地层分层从下至上的编号原则，它们分别是第5层深灰色纯灰岩，夹虫孔灰岩；第6层灰色白云质灰岩；第7层灰、灰黄色白云岩，地层产状为280°∠26°。
白云质灰岩：风化面为灰白色，新鲜面为灰色，微晶结构，块状构造。岩石表面具刀砍状，滴盐酸弱起泡。
白云岩：表面为灰黄色，微晶结构，块状构造。岩石表面具刀砍状，滴盐酸起泡非常弱，有时看不见。
下奥陶统顶部的灰黄色白云岩之上为上石炭统底部的铝质、炭质、铁质页岩和粉砂岩。
2）在下奥陶统与上石炭统的接触面上，下奥陶统白云岩具古岩溶现象（图版Ⅰ－5）.如古溶沟、古石芽。由于古岩溶的发育，接触面凹凸不平，波状起伏。在古溶沟中充填古风化壳残积物及铝土矿（图版Ⅰ－6）。铝土矿为深灰色，具滑感。古岩溶、古风化壳产物的存在说明下奥陶统形成以后，该地区曾长期出露地表，遭受风化、剥蚀作用，形成了下奥陶统与上石炭统之间的接触面。注意：古风化壳是古陆地的指示标志。
3）上石炭统（本溪组）的底部为铝质、炭质、铁质页岩和灰黄色细砂岩、粉砂岩等。铝质页岩：土灰色，具滑感，成分以粘土矿物为主，充填于古溶沟中，当铝的含量达到工业开采品位时就称为铝土矿。由于铝土矿充填于古溶沟、古岩溶漏斗、古落水洞等古岩溶地形中，形成一堆一堆的矿石，故称为鸡窝状铝土矿，这种矿床类型常产于古风化壳中。
炭质页岩：灰黑色，水平层理发育，成分以碎屑物质和粘土矿物为主，泥质结构，页理发育。灰黄色细砂岩：细粒结构，块状构造，碎屑成分以长石、石英和岩石碎屑为主，胶结物为泥质和铁质。
4）根据观察点的地层时代和产状特征，该地点上石炭统与下奥陶统为平行不整合接触关系，其证据如下：
①沉积环境差别很大，下伏地层为浅海相化学沉积岩，上覆地层为海陆交互相碎屑沉积岩。
②在下奥陶统与上石炭统之间缺失了中－晚奥陶世、志留纪、泥盆纪、早石炭世等时代的地层，时间长达1.5亿年。接触面上、下两套地层所含的化石表明生物演化不连续。
③下奥陶统白云岩的顶部发育古风化壳，并且有古岩溶现象，表明该地区在长达1.5 亿年的时期内，出露地表，遭受风化作用和剥蚀作用。
④上、下两套地层的产状基本一致，上石炭统的产状为290°∠24°。
5）研究平行不整合接触关系的意义：
①地壳运动的证据：平行不整合的存在表明该地区的地壳运动必然经历了下降（或平稳）—上升—下降—上升的阶段。其过程是：在第一次地壳下降之后，该地区位于海平面以下，或者该地区就是一直位于海平面以下，发生沉积作用，形成早期的沉积岩。接着，地壳上升，原来位于海平面以下的沉积岩出露地表，遭受风化、剥蚀，形成古风化壳，即平行不整合面的形成过程。然后，地壳再次下降，接受第二次沉积作用，形成晚期的沉积岩，即平行不整合面以上的沉积岩。最后，该地区全部露出水面。由此可知，平行不整合说明地壳曾经发生显著的升降运动。
②地层学的理论意义：该点的平行不整合在整个华北地区都存在，是进行古生代地层划分、对比的重要标志。在地质历史的进程中，无论是有机界，还是无机界，都会随着时间的推移而发生变化，这些变化常被地层记录下来，这就是说地层是地质历史的“记录册”。如果出现平行不整合，这本“记录册”就会缺失几页，造成前后不连贯，无机界和有机界都发生明显的转变，这个转变点就发生在平行不整合处。因此，平行不整合在地层划分、对比中具有重要的意义
③古环境、古地理的研究意义：平行不整合面上常发育古风化壳，而风化壳是在地表的环境下形成的，所以平行不整合在古地理研究上具有意义。根据古风化壳的物质成分，可以判断当时的气候环境，因为在不同的气候条件下形成不同类型的风化壳。该点的古风化壳具有较多的铝土矿，说明当时（O3-C1）的气候比较炎热潮湿，化学风化作用比较彻底，使Al富集。在现代的气候条件下（点处属于温带），这种风化壳不可能形成，从而可以判断在晚奥陶世至早石炭世，该地区的气温比现在高，湿度比现在大。
④找矿上的指导意义：在平行不整合面附近常形成一些矿产，常见的有铝土矿、铁矿等。这是在风化过程中，元素发生迁移的结果 一些易溶解、迁移的元素，如K、Na、Ca、Cl等，随水溶液迁移走；而一些难溶的元素，如Al、Fe等，残留在原地形成矿产。
6）作信手剖面图，剖面的终点至拜印台（图49）。
图4-9 石门寨西至拜印台O1-C2地层信手剖面图
①人工堆积；②砂岩；③砂质页岩；④铝质页岩；⑤炭质页岩；⑥灰岩；⑦白云质灰岩：⑧泥质条带灰岩；⑨竹叶状灰岩；⑩泥灰岩；白云岩；平行不整合面
地层剖面描述
上石炭统
（8）灰黄色砂岩、暗灰色铝土质页岩、炭质页岩，产状290°∠24°
………平行不整合………
下奥陶统
（7）灰黄色中厚层白云岩 厚约30m
(6）灰白、灰色白云质灰岩 厚21m
(5）灰色中厚层灰岩夹虫孔灰岩 厚约30m
(4）灰色竹叶状灰岩与泥质条带灰岩互层，产状295°∠29° 厚约6m
(3）深灰色中厚层灰岩，产状295°∠24° 厚约5m
(2）浅灰色薄层泥灰岩夹中厚层灰色灰岩 厚约3m
(1）深灰色中厚层灰岩，夹浅灰色竹叶状灰岩和泥质条带灰岩，产状295°∠24°
重点与难点：确定平行不整合接触关系的存在及其研究意义。
时间：120分钟。
思考题：
1）在华北如何找鸡窝状铝土矿？
2）平行不整合与角度不整合有何不同？它们的确定标志有何异同？
No.14
位置：拜印台西的小公路旁。
意义：上石炭统本溪组（C2b）和太原组（C2t）的分界观察点。
观察内容：
1）本溪组上部和太原组底部的岩性。
2）球形风化。
3）了解碎屑沉积岩的描述方法。
教学内容：
1）本溪组中上部为灰、灰黄色粗砂岩、细砂岩、粉砂质页岩，它们构成多个沉积韵律；顶部夹灰岩透镜体。
砂岩：灰、灰黄色，砂状结构，层理构造，碎屑成分主要有石英、长石和岩石碎屑。砂粒的磨圆度和分选性较好。胶结物以泥质和硅质为主。
沉积韵律是水动力条件或物源不断地、有规律地变化而形成的。变化的原因可以是季节性的水量变化，也可以是地壳运动发生变化等。在本溪组中发现了陆相植物化石，也发现了海相生物化石.这说明该组的形成环境为海陆交互相。
2）太原组的底部为黄、黄绿色的粗粒杂砂岩，砂粒粒径以1～2cm 为主，成分有长石、石英和岩屑，砂粒的磨圆度和分选性好。胶结物以泥质、铁质为主。岩层为厚层状，岩层中发育3组节理。
3）在太原组底部的厚层粗砂岩中发育球形风化（图版Ⅰ－）7。
4）本溪组和太原组为整合接触关系，其证据：①地层之间没有沉积间断，为连续沉积；②生物演化连续；③上、下地层产状一致。
观察完该点后，继续观察山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）的岩性特征及接触关系。要求观察记录，不必定点。
山西组：灰黄、黄绿色砂岩、砂质页岩，含铁质结核，夹煤层，与下伏太原组整合接触。地层中有基性岩墙侵入。在小公路旁观察该组的煤层。
下石盒子组：灰色中粗粒长石、岩屑杂砂岩及紫红色、紫灰色粘土岩、粉砂岩，夹煤层；底部以一层含砾砂岩与山西组分界。
5）观察完以上内容，师生一起回忆所看到的地质现象，分析环境的变化。今天所观察到的地层有下奥陶统浅海相灰岩、上石炭统海陆交互相含煤碎屑沉积岩、二叠系陆相碎屑沉积岩，根据这些地层特征可知从早奥陶世至二叠纪，该地区经历了浅海环境（O1-2）、陆地环境（O3-C1，遭受风化、剥蚀）、海陆交替环境（C2）和陆地沉积环境（P）。该观察路线位于柳江向斜的东翼，根据向斜构造，讨论山西组煤层的找矿方向。
重点与难点：
1）碎屑沉积岩的描述方法。
2）沉积环境的总结。
时间：80分钟。
思考题：
1）形成球形风化的主要原因和条件是什么？
2）判断陆相沉积环境和海相沉积环境主要有什么标志？