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嵩山地区自然地理实习报告
学院：环境与规划学院
姓名：代冯伟
学号：1026308651
专业：网络工程
日期：2011.7.6
一.前言
2011年6月27日至7月3日，我们环境与规划学院全体大一学生及民生学院的相关专业的学生在嵩山地区进行了为期一周的实习工作。在出发之前全员进行了动员大会，实习老实交代并安排了各项事宜，强调了实习期间注意事项和队伍纪律并对同学做了分组安排，每个专业各成一个大组，分别有不同的实习老师带领，每个大组又分成不同小组，每个小组都有小组组长，同时老师根据不同专业需要分别发了实验工具有地质锤、测绳、罗盘仪、测纸、化学试剂等等。在嵩山实习的一周内,我们先在少林水库进行了水文、土壤、植被方面的实习,接着按照不同的路线分别进行了地质和地貌方面的考察。地质方面有到嵩山地区的会善寺东侧山上，玉皇庙村西金屑河西岸考察岩石，沿公路考察嵩山地区综合地层和攀登嵩山考察著名的嵩阳运动。地貌方面有到大金店颖河实测谷底剖面图，观察逍遥谷断层，考察黄土地貌等等。通过这次野外实习，我们更加深刻的掌握了有关自己的专业知识，了解其发展方向以及前途，学会了许多野外实习的方法和技巧，明白如何在野外保护自己和团队合作的精神，积累了丰富的实践经验，对自己的专业有了更深的认识，受益匪浅。
二.地层
嵩山地区的地层的概况
在嵩山不到400平方公里的范围内连续系统、良好地出露着全球绝无仅有的太古宙、元古宙、古生代、中生代和新生代五个地质历史时期的变质岩和沉积岩地层序列，地学界称之为“五代同堂”。在距今36～25 亿年的太古宙时期，由海底基性岩浆喷发作用和酸性岩浆侵入作用共同构成登封群的花岗绿岩建造，铸就了嵩山的结晶基底。在距今25～5.43 亿年间的元古宙，沉积了滨一浅海相的碎屑岩、粘土岩和碳盐岩，即古元古界嵩山群、中元古界马鞍山群和新元古界五佛山群。在距今5.43～2.5 亿年间的古生代，发育着寒武系和奥陶系的滨海相的碳酸岩（底部碎屑岩），以及石炭系、二叠系的海陆交替沉积的灰岩、碎屑岩、粘土岩。其中广泛贮存着煤、铁、铝、建材等沉积矿产。古生代是生命大爆发的时代，地层中保存着丰富的动、植物化石，这些古生物化石成为地层年代和沉积环境的见证。在距今2.5～0.65 亿年间的中生代，发育着三叠系湖相碎屑岩、粘土岩夹煤线。在陆相盆地——河流环境沉积的中生代红色泥岩——碎屑地层，其中含有丰富的陆生动、植物化石。在距今0.65 所年～现代，沉积了新生界古近系的砾岩、砂岩和泥岩，以及第四系的松散沉积层。园内缺失志留系、泥盆系、侏罗系、白垩系和新近系，其中含丰富的古生物化石及古人类、古文化遗址。太古界、下元古界构成该区基底，岩层走向近南北、晚元古代、古生代、中生代、新生代地层构成盖层，岩层近东西向展布，其盖层、基底格局非常显著，接触关系一目了然。
嵩山地区地层岩性
一岩浆岩岩浆岩是地壳深处或上地幔形成的富含挥发成分的高温粘稠硅酸盐熔浆顺着地带或地壳薄弱的地方喷出或侵入地表所形成的的一类岩石。主要分为两大类;喷
出岩和侵入岩，其中侵入岩有分浅成岩（3000 米以内）和深成岩（3000 米以下）。(1)花岗岩花岗岩是分布最广的深成酸性岩类，其分布面积占所有侵入岩面积的 80%以上。主要有钾长石，富钠斜长石，石英组成，并含少量黑云母或角闪石。岩石多为肉红色，灰白色，略带黑色斑点，有粗中细粒花岗岩，其中最典型的半形等粒结构者称为花岗结构。7月1日我们在指导老师的带领下来到玉皇庙村西金屑河西岸观察花岗岩及断层。主要见到的有灰白色的，黑色的，肉红色的，其中红色最为常见，绿色最少。花岗岩中黑色的物质主要是角闪石和黑云母，粒状的为角闪石，片状的为黑云母。标本描述：颜色肉红色灰白色主要矿物成分钾长石石英少量角闪石和黑云母结构粗粒/花岗结构构造块状片麻岩为变质岩，主要成分为黑云母，斜长石，角闪石，因此，又叫黑色斜长片麻岩，黑色角闪片麻岩。其中黑绿、灰绿、黑灰色的最好。（2）辉绿岩辉绿岩为基性浅成岩，主要矿物是富钙斜长石和辉石，还有少量橄榄石和角闪石，近于黑色或黑灰色、灰绿色，一般为细粒到中粒结构，成板状或柱状。多以岩床、岩墙产出。质地均匀，无裂纹者可做石材原料，细粒者尤佳。6月29日我们在嵩山脚下观察了辉绿岩及其围岩。整个岩墙外部特征表现为出露清晰，岩墙与围岩界限明显，节理发育（表面有裂纹）且岩石破碎，左侧较平直，右侧呈锯齿状穿插于围岩中且坡度较陡。标本描述：外表颜色黄褐色新鲜面颜色灰绿色主要矿物成分斜长石辉石结构细粒构造板状。
二沉积岩沉积岩是在地壳表层的条件下，由母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，经搬运、沉积及其沉积后作用而形成的一类岩石。沉积岩的体积只占岩石圈的 5%，但其分布面积却占陆地的 75%，大洋底部几乎全部为沉积岩或沉积物所覆盖。沉积岩不仅分布极为广泛，而且记录着地壳演变的漫长过程。考虑因素的分类，以物质来源为主要被分成三类，即由母岩风化物质、火山碎屑物质和生物遗体形成的不同。其主要特征是：①层理构造显著；②沉积岩中常含古代生物遗迹，经石化作用即成化石；③有的具有干裂、孔隙、结核等。它为沉积岩中的碎屑岩类，颗粒较细，物质成分较纯，又叫平顶山砂岩。标本描述：外表颜色黄褐色新鲜色灰白色主要矿物成分石英长石结构粗粒/细粒构造层理构造
三变质岩变质岩是在高温高压和矿物质的混合作用下由一种岩石自然变质成的另
一种岩石，变质岩是组成地壳的主要成分，一般变质岩是在地下深处的高温，高压下产生的，后来由于地壳运动而出露地表。一般变质岩分为两大类，一类是变质作用作用于岩浆岩（火成岩），形成的变质岩成为正变质岩；另一类是作用于沉积岩，生成的变质岩为副变质岩。在变质作用中，由于温度、压力、应力和具有化学活动性流体的影响,在基本保持固态条件下,原岩的化学成分、成分和结构构造发生不同程度的变化。变质岩的主要特征是这类岩石大多数具有结晶结构、定向构造(如片理、片麻理等)和由变质作用形成的特征变质矿物如蓝晶石、红柱石、矽线石、石榴石、硬绿泥石、绿帘石、蓝闪石等。其化学成分取决于在变质岩的形成过程中，如无交代作用,除 H2O 和 CO2 外，变质岩的化学成分基本取决于原岩的化学成分;如有交代作用,则既决定于原岩的化学成分，也决定于交代作用的类型。变质岩的结构是指变质岩中矿物的粒度、形态及晶体之间的相互关系，而构造则指变质岩中各种矿物的空间分布和排列方式。变质岩结构按成因可划分为下列各类:①变余结构②变晶结构（粒状、斑状、鳞片状）③角岩结构④碎裂结构。其构造分为片理构造（片麻、片状、千枚、板状、条带状），块状构造，变余构造。
嵩山地区的地质构造
在嵩山地区不足20平方公里范围内，清晰保存着发生在距今25 亿年、18.7 亿年、5.43 亿年三次前寒武纪造陆和造山运动所形成的角度不整合接触面及典型的构造形态遗迹。这三次“翻天覆地”的全球构造运动分别被地质学家称为“嵩了运动”、“中岳运
动”、“少林运动”。我们在嵩阳景区观测到了嵩阳运动地质遗迹，嵩山嵩阳运动是发生在距今25 亿年的一次全球性地壳运动，由张伯声院士于1951 年在嵩山南坡发现并命名。该遗迹界面清晰的反映了太古宙末发生的一次广泛而剧烈的地壳运动。这次运动使登封群花岗绿岩建造遭受挤压变质、褶皱造山、侵蚀夷平，并形成了具纬向构造格局、多期构造变形和“三个时代”岩浆序列的古陆核。它标志着地球演化早期的一次重大的地质事件。
嵩山地区的岩浆岩、沉积岩、变质岩的出露，构成了中国最古老的岩系，登封群的“登
封朵岩”。据中国地质界测定，这里是世界上稀有的自然地质宝库。据地质学家考察，经过23 亿年的“嵩阳运动”，8 亿年前的“中岳运动”，5、6 亿年前“少林运动”，才结束了地质史上的元古代，进入了古生代的寒武纪和奥陶纪。又经过约两亿年，此处地壳上升至海平面以上，因其受风化和剥蚀作用，形成了嵩山地区的含煤地层。两亿三千年前后，中国的版土上，又发生了一次延续很长时间的地壳运动，南北广大地区的“燕山运动”，嵩山地区受到南北方向的推挤，形成了今天的壮观的山势地貌。嵩阳运动：嵩阳运动是发生在太古代末期的一次激烈的造山运动，使登封群强烈褶皱，形成以东西向为主的线型褶皱和穹窿构造，伴有以酸性岩浆为主的侵入活动，使岩石发生强烈区域变质和不同程度的混合岩化作用，并造成嵩山群之间的角度不整合接触。这次运动使本区陆壳开始形成。这次构造层以塑性形变为主，褶皱形态复杂，总体呈现以近东西向为主的一系列短轴背斜或穹窿构造。中岳运动：中岳运动发生于早元古代末的一次强烈的造山的运动，它使嵩山群形成近南北向的紧闭线状褶皱，岩石发生浅变质。使陆壳运动进一步增长，地台基底基本形成，中条构造层由嵩山群组成，与下伏嵩阳构造层不整合接触。地层褶皱强烈，形成近南北向的紧闭线形复式褶皱。这个时期形成的断裂构造主要有东北向的压剪性冲断层、近东西方向的张性正断层及沿嵩山群底剪切而形成的滑脱断裂。少林运动：发生于震旦纪与寒武纪之间的升降运动，这次地壳运动以后，本区全面沉降，广泛接受海相沉积。它使基底断块翘起，南高北低，导致五佛山群发生由南向北重力滑动，并伴生褶皱及构造。
三.地貌
嵩山地区基本地貌类型复杂多样，主要地貌类型有构造地貌、流水地貌、黄土地貌和喀斯特地貌等。
1.构造地貌：构造地貌又包括摺曲构造地貌和断裂构造地貌。嵩山地区褶曲构造地貌主要包括南北向褶曲构造地貌和东西向褶曲构造地貌。南北向褶曲构造地貌主要是印支—燕山运动以前形成的，使登封群形生紧密的、轴面向西倾斜、向东倒转的复式背斜和复式向斜。印支—燕山运动以后形成的东西向褶曲构造，对本区的地貌起着决定性的作用。这些多种构造形迹叠置在一起的复式背斜和向斜，经过多次的断裂作用和外力破坏，多表现为翼部不完整的单面山，以及背斜山和向斜谷等。从总体上看，嵩山是一个走向东西的巨大的单面山，这构成了登封大地形。嵩山地区的断裂构造分为东西向、南北向、北西向和北东向等类型，其中东西和北西向断裂构造最为醒目。各种断裂构造在地貌上都有反映，形成多种类型的断层构造地貌，从而使本区地貌更加复杂。
2.流水地貌：流水地貌分为河流地貌，沟谷地貌，流域地貌等。河流作用是地球表面最经常、最活跃的地貌作用，它贯穿于河流地貌的全过程。无论什么样的河流均有侵蚀、搬运和堆积作用，并形成形态各异的地貌类型。登封主要是属于淮河流域，部分为黄河流域，主要的水系是颖河水系。颖河水系为不对称水系，左岸支流多且长，自北向南注入颖河，右岸即南岸支流少且短。我们在大金店颍河谷地观察了河流地貌，并实测了河流阶地。颍河谷地地势平缓，河谷较宽，分为三个部分：河床，河漫滩，河流阶地。河床相砾石大，中被粗砂填充，基本无胶结，其中砾石种类多，主要有片麻岩、砂岩、脉
石英。河漫滩相主要由亚黏土组成，颜色为红棕色，厚度约 50 公分。颍河两侧发育有四级阶地，一、二、三级为堆积阶地，四级仅在部分地段有保存为基座阶地，在实习所到地没有观察到。一级阶地由黄色亚砂土堆积而成，北岸宽，南岸窄；二级阶地主要为晚更新世黄色亚黏土组成，内部可见碳酸钙结核。三级阶地下部为中更新世红色土，遇水后黏性较强，垂直节理发育；上部为灰黄色晚更新世亚黏土，中间有层状或分散碳酸钙结核出现。沟谷地貌实习的主要内容是洪积扇，洪积扇是指干旱、半干旱地区暂时性山地水流出山口堆积形成的扇形地貌。嵩山的洪积扇主要是第四纪以来形成的，早更新世形成的从登封盆地到北部，面积非常大，受后期流水侵蚀切割作用，中部、前缘受到破坏，中晚更新世面积变小。一般来说，洪积扇在干旱、半干旱地区发育广泛。而在嵩山地区，主要是在风化作用下产生大量碎屑，出山口处，地形变得开阔、平坦，水速变缓，碎屑便在山麓带发生堆积，形成洪积扇。在逍遥谷口，从山脚向上就是一个洪积扇。
3.黄土地貌：黄土地貌是黄土堆积过程中遭受强烈侵蚀的产物。风是黄土堆积的主要动力，侵蚀以流水作用为主。嵩山地区的黄土主要分布于山麓、洪积扇体前缘和河谷两侧，多因流水作用而形成，属次生黄土，原生黄土少见。山麓地带的黄土属洪积和坡积而成的，颜色普遍较红，垂直节理发育，风化后呈松散小块状，见于少林寺附近、玉皇沟、逍遥谷等沟口以及石灰岩分布区的山麓地带，厚几米至十几米，下部亚瑟深于上部。登封市附近洪积扇的垂直剖面上，亦有黄土分布，上部呈灰黄色，颗粒组成为亚砂土和亚黏土，有时可见碳酸钙结核；下部接近砾石层的黄土颜色稍深。层间无钙质结核。河谷谷坡是该区黄土的主要分布地带，厚度从几米至二三十米不等。黄土层的上部，颜色较浅，呈灰黄色，垂直节理发育，有的地方可见到层状或分散状碳酸钙结核，底部黄土颜色较红，接近谷坡顶端的地方，可见到红色土，节理良好，碳酸钙结核少见。沟谷中的黄土多以第三级堆积阶地面为分布的上限，岗地顶面较薄的土层显然与此不是同时期的产物，因此谷地中的黄土是河流冲积的结果。6月30日我们实地观察了在大金店颍河谷底和附近阶地的一处黄土墙，并绘制了颖河南岸阶地及河床剖面图和黄土地貌素描图。
四.气候和水文
嵩山地区属暖温带大陆性季风气候，四季分明，雨热同期，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春季雨少风多，秋季晴朗日照长。该地区在全国气候区划中属暖温带半湿润气候区，嵩山地区地形复杂，地势起伏较大，使得气候在空间上尤其是在垂直方向上出现明显差异。嵩山山麓水平地带的气温状况可以其南麓登封市区的气温为代表。年平均气温14.2 摄氏度；最冷月（1 月）平均气温0.4 摄氏度，最热月（7 月）平均气温 26.3 摄氏度；极端最低气温-15.1 摄氏度，极端最高气温40.5 摄氏度；平均最高气温 31.1 摄氏度，平均最低气温为-3.7 摄氏度。（P113 有表）4~10 月份七个月的月均温均高于年平均气温，其中 5~9 月份均在20 摄氏度以上。11~3 月份如歌月均低于年平均气温。冬季月均温在 0.4~2.6 摄氏度之间，秋温略高于春温。自春入夏和自秋入冬时期温度上升和下降的幅度最大，而夏季、冬季期间各月温度变化幅度小。气温年较差为 25.9 摄氏度。气温年内的这种变化显示了本区温带大陆性气候的特点。各月平均日较差在8.4~11.6 摄氏度之间，全年平均日较差为9.7 摄氏度。各月中，7 月、8 月和1 月气温日较差较小，而3~6 月份日较差较大，9~11 月份日较差居中，这与各季昼夜长短及温度的差异有关。因为冬季昼短夜长，白天吸热不多，夜间放热有限温度下降的幅度小，所以气温日较差就小。在夏季，昼长夜短，白天大量吸热增温，但夜短来不及充分散热降温，因此气温的日变化也较小。而春季昼夜长短相差相似，但这里秋季温度比春季大，使得夜间散热较慢而温度下降幅度比春季较小，故秋季日较差比春季小。嵩山地区地处淮河流域和黄河流域的分界处。大部分流域属于淮河流域，面积为1067.5平方千米，占总面积的88.37%；其中颍河流域面积为1037.5平方千米，汝河流域面积为30平方千米。本区径流的形成和分布主要受降水的影响。其年内分配状况与河流的补给状况密切相关。颍河是嵩山地区最大的一条河流，是淮河的中欧更要支流之一，区内河段是其上游。其主河道在境内长57km近乎东西走向。年平均流量0.5立方米每秒，属季节性河流。本区颍河段最大洪峰流量为5131 立方米每秒，最大流速8.2 立方米每秒，枯水最严重时期发生断流现象。河流平均必将为1/260，河床宽度差异明显，从20m 到300m 不等。流域内群峰林立，地形复杂，颍河两岸次级支流众多，且多分布在北岸。目前，嵩山地区共有大型水库1 座，中型水库3 座，小一型水库 11 座，小二型水库 43 座，共计 58 座。实习期间参观了少林水库，少林水库位于登封市区西北8km，少林寺东南3.5km 的邵阳河上游。水库由大坝、输水洞和溢洪道组成。少林水库的溢洪道在侧边，并且具有防浪墙。水库选址要满足的条件有三：1.要在峡谷最窄处，一方面减少工程消耗，另一方面增大控水能力；2.控制流域面积要大；3.两边地质情况要稳固，以保证工程稳定性及使用寿命。其次，输水洞高度为死水位。
五.植被（少林水库西坡）
据《嵩山植物志》记载，嵩山地区共有维管植物147 科、643 属、1543 种。其中蕨类植物21 科、36 属、70 种；裸子植物五科、9 属、10 种；被子植物 121 科、598 属、1460 种。嵩山地区植物区系的地理成分比较复杂，种子植物中有 15 个分布区类型，但以温带成分为主，约占 2/3，并含有相当含量的热带成分。由于嵩山地区的特殊地理位置，南北、东西植物区系成分兼容并存，具有明显的过渡特征。嵩山地区的植被类型大致可分为六类：1.落叶阔叶林，例如栓皮栎林、桦香林、槲树林，在实习过程中观察到了栓皮栎和槲树；2.温性针叶林，有人工侧柏林和人工油松林；3.灌丛与灌草丛，其以草本为主，中间有灌木。4.草甸，以羊胡子草草甸分布最为广泛，还有藿香草甸、白羊草草甸和蒿类。6.水生植被，如浮萍。
六.土壤
嵩山地区的土壤大致可分为棕壤、褐土和潮土三类，其又可分为许多亚类和土属、土种等。
嵩山地区的棕壤主要分布在海拔800m 以上的山地上，目前原始植被已遭破坏，多为次生落叶阔叶林、灌木林和部分针叶林，成土母质为基岩风化残积坡积物。同棕壤分布相比，褐土区降水量较少，地表植被郁闭度较低，甚至为灌草丛或农田。实习中对淋溶褐土的剖面形态进行了试验测定。
七.自然地理实习方法
1、罗盘的使用
罗盘是地质、自然地理野外工作中的基本工具。它可以用来指示方位，测量倾斜角度、测定观测点在平面上的位置等等。水平刻度盘的刻度有两种标记方式：一种是方位角罗盘，一种是象限角罗盘。罗盘在使用时应首先进行检查，松开磁针制动器看磁针摆动是否灵活，将罗盘放置水平看水准气泡能否居中，另外要看刻度盘上0°是否正对罗盘北端，并根据当地磁偏角的大小进行调整。我们在老师的指导下学会了罗盘的使用实地测量了玉皇庙村断层的走向、倾向及倾角。
2、野外观察
地质地貌野外观察要做到四勤：即眼勤：勤于观察、搜素、发现现象；腿勤：多走路，尽可能多看一些现象，多发现问题；手勤：多动手挖、敲、摸、碾，通过手的感觉获取关于沉积物与岩石性质的信息；脑勤：多思考，善于将前后观察到的现象进行比较分析，从中提出问题或形成某种观点。野外地质地貌观察工作，一般采取布置观测路线，在观测路线上设置观测点的方法来进行的，即由点到线，再由线到面，进而掌握整个工作区的地质地貌情况。
八.总结
我们在实习老师的带领下，进行了一次有计划有目的的野外实习，在这次野外实习中，我们了解到嵩山地区的地质地貌状况，学会了许多野外实习的方法，采用了“学生初步观察—分组讨论—学生发言—老师重点讲解—学生重新观察”的教学模式，通过野外的考察，是书本上的知识与实际很好的结合起来，使我们对自己的专业知识有了更好更深的了解和掌握，这是一次非常有意义的野外实习活动。
