牤牛山路线主要观察内容:①中奥陶统马家沟组和石炭-二叠系、三叠系及陆相沉积岩石:②沉积矿产地质。
一、中奥陶统马家沟组和石炭-二叠系、三叠系及陆相沉积岩石
(一)观察目的与要求及主要观察内容
1)掌握华北地台中奥陶统马家沟组和石炭—二叠系、三叠系各组的主要特征及其所含古生物化石类型,划分依据,沉积环境。
2)掌握路线中各种类型的灰岩、砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩的基本特征。
3)了解平行不整合的概念,观察华北地台中奥陶统马家沟组和上石炭统本溪组之间平行不整合接触关系的基本特征。
(二)观察提示
1.马家沟组(O2m)
主要为灰色厚层花纹状含硅质结核白云质灰岩(图2-7-1)、虫孔灰岩,局部夹砾屑灰岩。白云质灰岩表面有一些细小的溶蚀沟。
2.本溪组(C2b)
本溪组为一套海陆交互相碎屑岩夹灰岩,它与下伏地层马家沟组(O2m)为平行不整合接触,其间缺失中奥陶统上部-下石炭统。
图2-7-1 牤牛山马家沟组灰色厚层白云质灰岩
由于长期风化的结果,本溪组最底部为含铁较丰富的岩层(山西式铁矿)。
在本路线中,该层不稳定,呈透镜状或似层状,个别地段甚至缺失,含铁矿物一般为褐铁矿,含量在横向上变化很大,有的地段为铁质砂岩,有的地段为褐铁矿层或褐铁矿透镜体。
褐铁矿层之上为G层铝土矿,矿层厚度有一定的变化,沿走向矿层中的含铝量变化较大,大多为含铝细砂岩、粉砂岩,局部地段为致密块状或鲕状铝土矿。
G层铝土矿矿层之上为一套海陆交互相的砂岩、粉砂岩、炭质页岩和少量泥灰岩(煤井中可见),在炭质页岩中含陆生植物化石。
3.太原组(C2-P1t)
从总体特征上看,下部为褐黄色含砾中粗粒砂岩,中部为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩,上部为泥岩和炭质页岩,形成三个沉积旋回,每个旋回的底部为中细粒砂岩或细砂岩,中部为粉砂岩和泥质粉砂岩,上部为炭质页岩或煤。在最下部的旋回中含数层灰岩或泥灰岩(煤井中可见),炭质页岩中含植物化石。以褐黄色含砾中粗粒砂岩同本溪组区分,其中砾石主要为砂岩、粉砂岩和页岩,砾石大小在2cm左右,磨圆度较差,为次棱角状。为湖沼相沉积环境。
4.山西组(P1-2s)
下部为灰黄色厚层含砾中粗粒砂岩,中部为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩,上部为泥岩和炭质页岩,形成3~4个沉积旋回,每个旋回的底部为中细粒砂岩或细砂岩,中部为粉砂岩和泥质粉砂岩,上部为炭质页岩或煤。以灰黄色含砾中粗粒砂岩同太原组区分,其中砾石主要为砂岩,大小在4cm左右,磨圆度较好,为次圆状。为湖沼相沉积环境。
下部灰黄色厚层含砾中粗粒砂岩之上可见一层致密块状的铝土矿。
5.石盒子组(P2-3hs)
主体岩性为黄绿色砂岩,底部为一层含砾粗砂岩(图2-7-2)。为河流相沉积环境。
6.蛤蟆山组(P3h)
蛤蟆山组为紫褐色—黄褐色砾岩(图2-7-3),砾石成分以石英质为主,砾径一般可达20cm,最大可达40cm以上,砾石磨圆程度高,但分选差,这是由于水流中含砾石较多水流动力强,砾石间易磨圆所致。砾岩中夹有数层黄褐色—紫褐色含砾粗砂岩。为河流相沉积环境。紫褐色—黄褐色砾岩之间含有一层鲕状铝土矿,并被断层错开(图2-7-4)。
图2-7-2 牤牛山山西组与石盒子组分界线
图2-7-3 牤牛山蛤蟆山组紫褐色—黄褐色砾岩
图2-7-4 牤牛山蛤蟆山组中的鲕状铝土矿被断层错开
7.红砬组(T1h)
下部为紫色砂岩、砾岩、紫色粉砂岩;中部为浅灰紫色砂岩夹灰绿色中粗粒砂岩;上部为具大型交错层理的浅灰紫色砂岩,为干旱炎热气候下的荒漠相沉积。
(三)石炭-二叠系、下三叠统实测剖面
1.牤牛山石炭-二叠系实测剖面(图2-7-5)
地球科学野外实习指导书:兴城地质
地球科学野外实习指导书:兴城地质
图2-7-5 牤牛山石炭-二叠系实测剖面图
图2-7-6 牤牛山北沟上二叠统—下三叠统实测剖面图
地球科学野外实习指导书:兴城地质
作业与思考题
1.马家沟组与本溪组为平行不整合接触,在路线上我们看到了哪些证据?
2.蛤蟆山组中砾岩的砾石成分为什么大多为石英质的?
3.在本路线太原组和山西组中,你看到了哪些化石?
4.华北地区石炭-二叠纪及早三叠世古沉积环境、古气候变化的总体趋势是什么?
二、沉积矿产地质
(一)观察目的与要求
1)了解沉积矿床、矿体、围岩、矿石的一般概念。
2)了解华北地台煤矿、铁矿、铝土矿、石灰岩矿的主要产出层位和特征(矿体的产出位置、矿石特点、矿体形态、规模、产状等)、形成机制和找矿标志。
(二)主要观察内容
古生代地层中各类沉积矿产赋存层位,原生露头特征,与围岩关系,矿体规模、形态、产状变化,矿石矿物成分、结构构造、次生变化。
(三)观察提示
1.山西式铁矿
山西式铁矿矿体主要分布在/牛山一带上石炭统本溪组底部,为古风化壳型褐铁矿层。矿体呈似层状、透镜状,厚约0.2~0.6m。矿石主要为蜂窝状褐铁矿,见有少量致密块状褐铁矿。
沉积铁矿部分工业指标:褐铁矿全铁TFe35%~60%,边界品位20%~25%,工业品位25%~30%,最小可采厚度:露采2~4m,坑采1~2m;夹石剔除厚度:露采1~2m,坑采1m。
2.铝土矿
本区见有三个铝土矿层,下部铝土矿层(G层)产于本溪组底部,厚约1~2m;中部铝土矿层产于二叠系山西组中,上部铝土矿层(B层、A层)产于二叠系蛤蟆山组地层中。矿体呈层状、透镜状与围岩整合产出,矿石以致密块状为主,有少量的鲕状铝土矿。
质纯的铝土矿用于炼制氧化铝,再由氧化铝生产金属铝,质量稍差的铝土矿用于制造优质耐火材料、化学制品、磨料吸附剂、水泥和平炉炼钢中的熔剂等。
沉积铝土矿部分工业指标:铝土矿以Al2O3/SiO2和Al2O3含量双重标准厘定,边界品位:Al2O3/SiO2露采1.8~2.8,坑采1.8~2.6;Al2O3≥40%。最低工业品位:Al2O3≥55%。最小可采厚度:露采0.5~0.8m,坑采0.8~1m;夹石剔除厚度:露采0.5~0.8m,坑采0.8~1m。
3.煤矿
石炭-二叠纪是全球重要的成煤时期。我国石炭-二叠纪含煤岩系主要分布在华北地台上,约有三分之一的煤的储量产于该含煤岩系中。
本路线上的煤窑为兴华煤矿,所开采的层位为太原组煤层,厚2.5~6m,属中厚层-厚层煤层,井下有三个层位可以开采,所采煤层煤矸石较多,为劣质无烟煤。
煤层的底板为沼泽相泥岩、粉砂岩,顶板为海相石灰岩。
图2-7-7 牤牛山煤矿平硐坑口及其周围堆放的煤矸石
根据兴华煤矿平硐坑口和所采的太原组煤层山坡出露位置及煤层产状(图2-7-7),试作图计算平硐坑道见矿的最短距离。
提示:①分别在坑口和煤层露头位置采用GPS测定坐标(三维);②在煤层露头点用GPS或罗盘测量该点位于坑口的方位,用罗盘测量煤层或底板地层产状(走向、倾向和倾角);③最短距离方向应是倾向方向(图2-7-8)。
也可以通过计算求得平硐见矿最短距离:
图2-7-8 计算平硐(穿脉)见矿最短距离示意图
式中:h为a点与b点的高差。
4.石灰岩矿
为古生代上、下马家沟组地层。
马家沟组灰岩厚度大、质纯。可用于工业熔剂、水泥原料、做电石等,具有很大的经济价值。
作业与思考题
1.山西式铁矿是怎样形成的?它的出现有何地质意义?
2.煤矿一般形成于什么环境?
3.兴华煤矿坑口位置确定应考虑哪些主要因素?