第二节 地壳：地质实验

一、矿物观察鉴定

（一）目的要求

观察并初步掌握一些常见矿物的形态及物理、化学性质，为野外肉眼鉴定矿物奠定基础。

（二）实习用具

放大镜、条痕板、铜钥匙、铁钉、小刀、稀盐酸。

（三）原理与方法

1．矿物晶体形态及发育程度

根据矿物的结晶程度可将矿物分为晶体、非晶体两类。晶体是内部质点（原子、离子、分子、离子团）在三维空间有规律重复排列（即有序排列）的固体。晶体中各质点间的结合力就是化学键，包括离子键、共价键、金属键。由于质点有序排列，晶体内部就具有格子状结构，称为晶体结构。非晶体通常是指内部质点既不呈规则排列（无格子状构造），也无几何多面体外形的固体。由胶体粒子（一个胶体粒子包括一个或多个分子）凝聚而成的胶凝体就属于非晶体，如蛋白石SiO2·nH2O。玻璃质是由火山喷发出来的部分物质，因冷凝极快，不能结晶，也属于非晶体，但常称其为玻璃质。

具有晶体结构的矿物常表现为一定的晶体形态，并且不同矿物的晶形发育程度也有差异，所以，晶体形态是识别矿物的重要外部特征。一些特殊的晶体形态也常常成为鉴定矿物的最主要根据，如石榴子石的五角十二面体晶体、云母的片状晶体、黄铁矿的正方体晶体等。

（1）单晶形态 根据单个晶体在三度空间中的发育程度，可将晶体形态特征分为一向延伸、二向延伸和三向延伸型等三种基本类型。

一向延伸型是指晶体沿一个方向特别发育，形成柱状、针状、纤维状，如电气石、石棉、石英等。

二向延伸型是指晶体沿两方向特别发育，形成板状、片状，如云母、石墨等。

三向延伸型是指晶体沿三个方向大致相等发育，形成粒状、等轴状，如石榴子石、黄铁矿、磁铁矿等。

（2）矿物集合体形态 自然界的矿物可呈单独晶体出现，但大多数以矿物晶体或晶粒的集合体形态出现。集合体形态往往具有鉴定矿物特征的意义，并可反映矿物的形成环境。同种矿物的多个单晶聚集在一起成群产出，即构成集合体。通过肉眼或放大镜即能分辨出矿物各单体的集合体，称为显晶集合体。由溶液或胶体直接沉积而成，肉眼不能辨认颗粒的为隐晶质或胶态集合体（表1-1）。

2．颜色

矿物的颜色是指矿物吸收了白光中某种波长的色光后所表现出来的互补色，与其化学成分、晶体结构有密切关系。矿物的颜色可分为自色、他色、假色。许多不透明金属矿物和部分非金属矿物，常常表现出比较固定的颜色，如石墨、黄铁矿、方铅矿、橄榄石等；但大部分透明和半透明矿物，其颜色因所含微量元素的不同往往会呈现不同的颜色，如石英、萤石等，必须借助其他特征加以区别。通常描述颜色的方法有两种：一是按标准色谱对矿物的颜色进行描述，如红、黄、绿、紫、白、黑、黄绿、棕黄等；二是对比法，即将矿物的颜色与常见实物颜色相比进行描述，如肉红色、铜黄色、铅灰色等。

3．条痕

条痕指矿物在白色无釉的瓷板上划擦时所留下的粉末痕迹。矿物具有固定的条痕色，如赤铁矿的颜色可以是暗红色，也可以是钢灰色或黑色，但其条痕都是赤红色的。有些矿物的颜色几乎是一样的，但条痕色却有明显差异，如黄铁矿、黄铜矿和金都是黄色的，但黄铁矿和黄铜矿的条痕都是黑绿色，而金的条痕是金黄色。条痕对鉴定金属或不透明矿物的意义较大，而对非金属或透明矿物则意义不大，因为它们的条痕大多是白色或浅色，难以区别。

4．光泽

光泽指矿物表面反射可见光的能力。根据平滑表面反射光的强弱将矿物所具有的光泽分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽四级。金属和半金属光泽的矿物条痕一般为深色，金刚或玻璃光泽的矿物条痕为浅色或白色。此外，当矿物的反光面不平滑或呈集合体时，还可出现油脂光泽、树脂光泽、蜡状光泽、土状光泽、丝绢光泽和珍珠光泽等特殊光泽类型。

5．透明度

透明度指矿物透过可见光的程度。通常在厚为0.03mm薄片的条件下，根据矿物的透明程度，将矿物分为透明矿物、半透明矿物和不透明矿物。许多在手标本上看来并不透明的矿物，实际上都属于透明矿物，如普通辉石等。一般具玻璃光泽的矿物均为透明矿物，具金属或半金属光泽的为不透明矿物，具金刚光泽的则为透明或半透明矿物。

6．硬度

硬度指矿物抵抗力作用的机械强度。矿物学中最常用的是摩斯硬度，它是通过与具有标准硬度的矿物相互刻划比较而得出的。10种标准硬度的矿物组成了摩斯硬度表，从1度到10度分别为滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石（表1-2）。10个等级只表示相对硬度的大小。为了简便还可以用指甲（2.5度）、小刀（5～5.5度）、玻璃（5.5度）作为辅助标准，粗略地定出矿物的摩斯硬度。

7．解理

解理指在外力作用下矿物晶体沿着一定的结晶学平面破裂的固有特性，也是矿物最重要的鉴定特征之一。

（1）解理发育程度 根据解理产生的难易和解理面完整的程度将解理分为极完全解理（如云母）、完全解理（如方解石）、中等解理（如普通辉石）、不完全解理（如磷灰石）和极不完全解理（如石英）。

（2）解理组数 矿物中相互平行的一系列解理面称为一组解理，如云母发育一组解理，角闪石发育两组解理，方解石发育三组解理，萤石发育四组解理。

（3）解理面夹角 两组及两组以上的解理，其相邻两解理面间的夹角往往是鉴定矿物的重要标志，如辉石与角闪石，其他特征极为相似，差别在于前者两组解理面夹角为93°和87°，而后者为124°和56°。

8．滴酸反应

滴酸反应指根据矿物在滴入稀酸盐后的反应强度鉴定矿物，主要用于碳酸盐矿物鉴定，如方解石在滴入稀盐酸后强烈起泡、白云石缓缓起泡、石英不起泡。

（四）实习内容

观察常见矿物的物理性质，并掌握鉴定特征（表1-3）。

二、岩浆岩观察

（一）目的要求

1．辨别岩浆岩的颜色、结构、构造和主要矿物成分，并据此掌握鉴定岩浆岩的基本方法。

2．观察最主要的岩浆岩，并掌握其鉴定特征。

（二）实习用具

小刀、放大镜、有关标本。

（三）原理与方法

1．岩浆岩的类型

岩浆岩有不同的分类方法。按产出和形成的条件，可将岩浆岩分为深成岩、浅成岩和喷出岩。化学成分是决定岩浆岩矿物组合、含量及其性质的最主要因素，化学成分对于鉴定非结晶的岩浆岩尤为重要。由于岩浆岩中二氧化硅是最主要的组分，据其含量可将岩浆岩划分为超基性岩（SiO2含量小于45%）、基性岩（SiO2含量为45%～52%）、中性岩（SiO2含量为52%～65%）、酸性岩（SiO2含量大于65%）。根据岩浆岩中暗色矿物的含量可把岩浆岩分为4类：浅色岩、中色岩、深色岩和暗深色岩。

2．岩浆岩的矿物成分

组成岩浆岩的矿物主要是硅酸盐类矿物，它们在岩浆岩中的分布很不均匀，最多的是长石、石英、云母、角闪石、辉石和橄榄石等，占岩浆岩矿物平均总含量的99%，被称为岩浆岩的造岩矿物。

3．岩浆岩的颜色

长石、石英、云母等矿物因富含硅铝，颜色浅，称为浅色矿物或硅铝矿物；角闪石、辉石、橄榄石、黑云母等富含铁镁，颜色深，称暗色矿物或铁镁矿物。这两类矿物在岩石中的含量比，不仅反映了岩石化学组成的变化，并且可以决定岩石颜色的深浅和比重的大小。从超基性岩至酸性岩，暗色矿物含量是由多变少、浅色矿物含量由少变多，因此，岩石的颜色也由深变浅。一般含暗色矿物超过50% 为深色，多为基性岩和超基性岩；少至25% 为浅色，多为酸性岩。

4．岩浆岩的结构与构造

岩浆在不同环境（如地表或地下不同深度）冷凝时，由于温度、压力等物理、化学条件的不同，冷凝后的岩浆岩具有不同的结构和构造。岩浆岩的结构是指岩石中矿物的结晶程度、晶粒大小、晶粒相对大小、晶体形态、自形程度以及矿物之间的结合关系等所反映出来的岩石构成特征。构造是指组成岩石的矿物集合体的大小、形状、排列和空间分布等所反映出来的岩石构成特征。结构主要表示矿物或矿物之间的各种特征。构造主要表示矿物集合体或矿物集合体之间的各种特征。

（1）结构

结晶程度。按矿物结晶度可将矿物分为全晶质、半晶质、非晶质（玻璃质）结构。全晶质是指岩石全部由结晶的矿物组成，是岩浆在温度变化缓慢的条件下结晶而成的，主要见于侵入岩，特别是深成岩中，如花岗岩。半晶质是指岩石由结晶物质和少量玻璃质组成，多见于浅成岩或部分喷出岩中，如石英斑岩。非晶质又叫玻璃质，是指组成岩石的矿物全部或几乎全部由天然玻璃质组成。玻璃质是由于岩浆温度快速下降，各种组分来不及结晶即冷凝而形成的，主要见于喷出岩或部分超浅侵入岩中。具有玻璃质结构的岩石断面光滑，具玻璃光泽和贝壳状断口，有时似炉渣状，如黑曜岩。

晶粒大小。按组成岩石的矿物晶粒绝对大小可将矿物结构分为显晶质和隐晶质两种。显晶质结构是指用肉眼或放大镜即可看出晶体颗粒的结构，按颗粒大小又可分为粗粒结构（晶粒直径大于5mm）、中粒结构（晶粒直径为1～5mm）、细粒结构（晶粒直径为0.1～1mm）。用肉眼或放大镜不能辨认矿物颗粒的致密结构，只有用显微镜才能鉴别的为隐晶质结构。晶粒大小主要取决于岩石形成环境和岩浆成分。

晶粒相对大小。按岩石中矿物颗粒的相对大小，可将矿物分为等粒结构、斑状结构、似斑状结构。等粒结构是指各种造岩矿物颗粒大小大致相等的结构，等粒结构常见于深成岩中。斑状结构是指一些较大的晶体分布在较细的物质（主要是隐晶质和玻璃质）当中的一种结构，前者称斑晶，后者称基质。似斑状结构是指一些更粗大的斑晶分布在显晶粒状结构的基质中的一种结构，这种结构的斑晶和基质是在同一条件下形成的。斑状和似斑状结构则多见于浅成岩及部分喷出岩中。

晶粒形状。按岩石中矿物晶体形状发育程度，可将矿物分为自形晶、半形晶和他形晶。自形晶是指矿物晶体发育成自己应有的形状。半形晶是指晶体只发育成应有晶形的一部分。他形晶是指由于空间限制，晶体不能发育成应有的形状，而只是填充空隙，其形状取决于空隙的形状。

（2）构造

气孔构造。岩浆在压力减小或温度骤然降低的条件下，其挥发性成分不断散失，再加上熔岩迅速冷却凝固，所以在岩石中保留有许多圆形、椭圆形或长管形的孔洞，称为气孔构造。这种构造往往为喷出岩所特有。

杏仁构造。岩石中的气孔被后期的一些次生矿物（如石英、方解石等）所充填，则形成杏仁构造。气孔构造和杏仁构造多分布于熔岩的表层，在地质时代的喷出岩中往往可见多层气孔或杏仁构造，可据此统计火山喷发的次数。

流纹构造。流纹构造仅出现在喷出岩中，是因熔岩流动而形成的具有不同颜色条纹和拉长气孔等定向排列特征的构造。如流纹岩常具典型的流纹构造，流纹表示熔岩当时流动的方向。

流线构造。岩浆或熔岩流动使得长条状或柱状矿物呈定向排列所形成的构造。

斑杂构造。岩石中因不同组成部分在矿物成分和结构上的差别，使得整个岩石看起来呈不均匀状，例如暗色矿物聚集成团等，称为斑杂构造。

块状构造。岩石中矿物排列不显示一定方向性的，称块状构造。这种构造往往是深成岩所具有的。

（四）实习内容

描述下列岩石的主要特征：

橄榄岩、玄武岩、辉绿岩、辉长岩、正长岩、粗面岩、流纹岩、花岗岩、闪长岩、闪长煌斑岩。

三、沉积岩观察

（一）目的要求

1．认识沉积岩的各种颜色、胶结物、矿物成分、结构和构造特征，并联系其形成环境，掌握鉴定沉积岩的基本方法。

2．观察最主要的沉积岩，并掌握其特征和鉴定方法。

（二）实习用具

放大镜、小刀、稀盐酸。

（三）原理与方法

1．沉积岩的类型

沉积岩按其成因及组成成分可分为三类，即碎屑岩类（包括沉积碎屑岩和火山碎屑岩）、黏土岩类、化学和生物化学岩类。碎屑岩主要是由母岩机械破碎的碎屑物质经压紧、胶结而成。黏土岩主要由母岩机械破碎和化学分解而成的黏土矿物组成。化学和生物化学岩是由母岩经过化学分解而成的真溶液或胶体溶液经搬运沉积而成，此外，由生物化学作用和生物遗体直接堆积而成的岩石也属此类。

2．沉积岩的结构

沉积岩的结构是指组成沉积岩的组分的大小、形状和排列方式。它既是沉积岩分类命名的基础，也是确定沉积岩形成条件的重要特征和参数。

（1）碎屑岩的结构 指碎屑岩本身的特征（粒度、圆度、球度、形状及颗粒表面特征），基质和胶结物的特征，碎屑颗粒与基质和胶结物之间的关系（胶结类型）的总和。肉眼观察时主要考虑以下三个方面：

碎屑颗粒大小（粒级）：粒径大于2mm为砾状结构，粒径在0.05～2mm为砂状结构，粒径在0.005～0.05mm为粉砂状结构。通常组成碎屑的颗粒大小可能不一致，一般是按在岩石中某一种粒级含量大于50% 者作为岩石基本名字命名，如在某岩石中，砂粒含量超过50%，其余还有砾石、泥质等，则其基本名称可定为砂岩。若划分得更细一点，则可称为含砾砂岩。

碎屑颗粒的磨圆度：是具砾结构的岩石进一步划分与命名的依据，如颗粒为次圆状、圆状、极圆状的定为砾岩，颗粒为次棱角状、棱角状的称角砾岩。颗粒的磨圆度还能反映岩石的形成环境和碎屑的搬运距离，如海成、风成的岩石一般其颗粒磨圆度较好，而冰川形成的磨圆度较差，河成的则视其搬运距离长短而有不同的磨圆度。

颗粒的分选程度：即颗粒大小的均匀程度，它常反映一定的沉积环境和搬运介质情况。如冰川形成的碎屑，不仅磨圆度差，且大小混杂，分选很差；而风成或海滨形成的碎屑，往往大小较均匀，分选很好。

（2）黏土岩的结构 典型特征是具有泥质结构，肉眼难以辨其矿物成分，有细腻感，断口光滑。

（3）碳酸盐岩的结构 包括粒屑结构、生物格架结构、晶粒结构和残余结构。

粒屑结构：由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结构组成。颗粒与泥晶、亮晶的相对含量可以反映岩石形成环境的介质能量条件。颗粒多、亮晶多则介质能量高；颗粒少、泥晶多则介质能量低。碳酸盐岩胶结构的结构类型有栉壳状、粒状、再生边及连生胶结构等。胶结类型也可分为基底式、孔隙式和接触式等。

生物格架结构：主要由原地固着生长的群体造礁生物形成的一种坚硬的碳酸钙格架。

晶粒结构：晶粒主要成分是方解石，其次是白云石。晶粒从大于4mm到小于0.01mm不等。按晶粒大小分为巨晶、极粗晶、粗晶、中晶、细晶、粉晶、微晶和隐晶。

残余结构：由交代和重结晶作用形成。常见的残余结构有残余生物结构、残余鲕状结构和残余碎屑结构等。

（4）火山碎屑岩的结构 根据不同粒级的火山碎屑物在火山碎屑岩中的含量可分为四种基本结构类型，即集块结构、火山角砾结构、凝灰结构和火山尘结构。此外，还有塑变结构，沉凝灰结构和凝灰碎屑结构。

3．沉积岩的构造

沉积岩的构造是由成分、结构、颜色的不均引起的沉积岩层内部和层面上宏观特征的总称，对于沉积环境和过程的恢复以及地层顺序的判断有重要意义。

（1）层间（面）结构 流体侵蚀冲刷先期沉积物的表面痕迹和堆积形态。它能指示风向、水流、波浪的运动方向。波痕是最常见的层间（面）结构，它是流体流经底床沙运动的形态，又称底形。

（2）层内结构 又称层理，是颗粒经搬运后由载荷垂向和侧向加积形成。细层是组成层理的最小单位，代表瞬时加积的一个纹层；层系是在成分、结构、形态相似的一层细层，代表一个持续水动力状况的加积物；层系组由一系列相似的层系组成，不同特征的层系组分别构成水平层理、波状层理、板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理和粒序层理。粒序层理又称递变层理，指粒度由下而上有递变现象的沉积层，粒度自下而上由粗递变为细的称正粒序；粒度做反向递变的称逆粒序。

（3）变形构造 又称同生变形构造。它是在准同生或沉积后可塑性变形作用中形成的，如盘状构造、泄水构造、重荷构造（球—枕构造）、帐篷构造、变形层理等。

（4）次生构造 大多数产于碳酸盐岩和其他内源岩中，常见的次生构造如下。

结核构造：岩中存在一个成分与主岩有差异的核形物体，是在物理、化学条件不均匀状况下，某种成核物质从周围的沉积物或岩石向成核中心富集而形成的。结核可在沉积岩形成作用的各个阶段形成。

鸟眼构造：碳酸盐岩中似鸟眼状孔隙被亮晶方解石或硬石膏充填的构造。大小多为1～3mm，多平行层面排列。多产于潮上带，少数亦产于潮下/间带。它是由于露出水面的沉积物干燥收缩、灰泥中产生气泡或藻类腐烂而产生的孔隙，被亮晶充填沉积而成。

生物生长沉积构造：是由生物的生长作用形成的一类特殊的沉积构造，主要产于碳酸盐岩和其他内源岩中。其中叠层石构造是由富藻的和贫藻的碳酸盐（或者其他内源沉积）的双纹层构造生长叠层而成。叠层构造的形成特征和变化，与藻类黏结作用的光合作用强度、水流速度和排气强度有关。

（四）实习内容

描述下列岩石的主要特征：

含砾砂岩、钙质页岩、泥岩、球状结构灰岩、火山角砾岩、晶屑凝灰岩、强熔结凝灰岩。

四、变质岩观察

（一）目的要求

1．认识变质岩的矿物、结构和构造特征，并掌握鉴定变质岩的基本方法。

2．观察最主要的变质岩，并掌握其鉴定特征。

（二）实习用具

放大镜、小刀、稀盐酸。

（三）实习内容

1．矿物成分的观察

石英、石榴子石、红柱石、阳起石、硅灰石、蛇纹石等。

2．变质岩结构的观察

变质岩结构是指矿物颗粒的大小、形状及自形程度方面的特征。

变晶结构：矿物颗粒由变质作用生成。

变余结构：变质前的结构经变质作用后残留下来的结构。

3．变质岩构造的观察

构造是指矿物的空间排列方式的特点，定向排列构造是鉴定变质岩的主要依据。具体分为如下几类。

片麻构造：片麻岩。

片状构造：绢云母片岩的片状构造。

板状构造：绢云母板岩的板状构造。

千枚状构造：绢云母千枚岩的千枚状构造。

块状构造：大理岩。

条带状构造：条带状混合岩中的条带状构造。

眼球状构造：眼球状混合岩中的眼球状构造。

4．变质岩的鉴定

对于不具片理构造的变质岩，应首先观察矿物组成成分，然后注意岩石结构。例如主要由方解石晶粒组成且具等粒变晶结构的岩石，即为大理岩；主要由石英晶粒组成且具有等粒变晶结构的岩石，即为石英岩；主要由石榴子石、绿帘石、石英等组成且具有块状构造的岩石，即为矽卡岩等。

对于那些具有片理构造的变质岩鉴定，应当首先观察岩石的构造特征，根据构造即可定出变质岩的一般名称。例如，具有条带状构造的岩石多为片岩，具有千枚状构造的岩石为千枚岩，具有板状构造的岩石为板岩等。然后观察其中矿物成分，由此进一步确定岩石的名称。例如，在片麻岩中有石英、正长石、黑云母等出现，可称为花岗片麻岩或黑云母正长片麻岩；有斜长石、角闪石等出现，可称角闪斜长片麻岩；有斜长石、黑云母等出现，可称为黑云母斜长片麻岩等。又如，对于片岩，可以根据其主要矿物成分，分别称为云母片岩、绿泥石片岩等。

5．描述并鉴定下列岩石

蛇纹岩、大理岩、次生石英岩、绿泥石角岩、石榴子石矽卡岩、糜棱岩斑点状板岩、绢云母千枚岩、角闪石片岩、花岗片麻岩、黑云母片岩、麻粒岩、条带状混合岩。

五、震旦纪及早古生代化石观察

（一）实习目的

认识震旦纪及早古生代常见化石标本。

（二）实习方法

观察震旦纪及早古生代化标本，将化石标本对照实习讲义的图版和文字说明，仔细观察其特征，通过素描和文字描述，加深认识，并熟记。

（三）实习要求

1．用显微镜观察小壳动物的碎片及实体，并观察手标本。

2．熟悉三叶虫及笔石的基本构造。

3．掌握下列化石所属门类，鉴定其特征和分布的地质时代。

三叶虫：莱氏虫、德氏虫、蝙蝠虫、球接子。

笔石：单笔石、双头笔石、网格笔石、卷笔石。

（四）实习内容

三叶虫的一般特征及构造：三叶虫属动物界最大的节肢动物门，常见的虾、蟹、蜘蛛、蜈蚣、各种昆虫皆属节肢动物门。三叶虫纲是节肢动物门中已灭绝的一类，出现于古生代，主要繁盛于早古生代。其遗体常与腕足类、珊瑚、头足类等典型咸水生物化石一起发现，被证明全为海生动物。大部分在浅海缓慢游动或在海底爬行生活，少数种类漂浮。三叶虫个体是椭圆形，成虫的体长为3～10cm，宽为1～3cm；小型三叶虫的体长在6mm以下。三叶虫结构可分为头甲、胸甲和尾甲三部分。

三叶虫背部的甲壳有两个纵向背沟将身体划分为三部分：中间的轴叶和两侧的两个肋叶。这就是三叶虫命名的由来。通常保存下来的三叶虫化石仅为背甲，背甲纵向又分为三部分：头甲、胸甲、腹甲和尾板。

头甲的轴叶隆起为头鞍。头鞍上常见数目不等的鞍沟。头鞍的两侧为叶颊，颊可分固定颊和活动颊两部分，两者的交线为颜面线，颜面线中部是眼的位置。活动颊与头甲其他部分连接不是很牢固，在三叶虫死后极易脱落，而保存的化石大多数仅为头鞍与两个固定颊，合称颅部。头甲化石的演化也较明显：头鞍形状有尖锥形→短柱形→梨形→圆球形；鞍沟由显著到不显著，数目由多到少；眼睛的位置由靠近头鞍逐渐远离头鞍。

胸甲可以分成许多节，数目因种而异，可有2节至40余节。

尾板蔽盖着身体的腹部，也是纵向分节。横向分轴部和两侧的肋叶。尾甲的周围常见整齐的尾线，以一条连续的线沟与其他部分划分开。有的三叶虫顺着尾线生长尾刺，常为定属的根据。尾的演化由小到大，原始的尾板往往很小，仅为刺状和小球状，演化后的尾板可与头大小相等。胸甲与尾板节数有相互消长关系，即胸节少的尾就较大、胸节多的尾较小。

三叶虫标准化石举例。

1．莱德利基虫，头半圆形，锥形头鞍，鞍沟3～4对，前缘窄，眼大呈新月形，有头刺，固定颊很窄，肋部有肋刺，尾极小。早寒武纪。

2．德氏虫头甲横宽，柱形头鞍，鞍沟短且不显著，尾刺表面具小瘤，固定颊宽，尾大与头近等，尾轴突起，6～7对尾刺，第一对较长。中寒武纪。

3．蝙蝠虫颅部近三角形，头鞍凸起，后部宽大而向前缩，2～8对鞍沟，眼小而突出，尾大，7对尾刺，第一对特长，形似蝙蝠。晚寒武纪。

4．球接子体小，长仅数毫米，一般眼及颜面线，头尾大小相同，胸节有二。寒武纪—早奥陶纪。

笔石的一般特征及构造：笔石是已经灭绝的古生代动物。自中寒武纪开始出现，奥陶、志留两纪达到极盛，志留纪后期开始衰退，至石炭纪晚期即告灭绝。

笔石动物分泌几丁质（C15H26O12N2）形成外骨骼。在保存成为化石的过程中因几丁质中的不稳定元素挥发，主要留下碳质，在岩石上形成压扁的黑色印膜，好像是描在层面上的象形，因此叫笔石。

据笔石与其他化石的共生关系等，推知笔石为海生动物，大多数为海面漂游生物，少数营底栖定居生活。由于其漂游特点，笔石分布极广，加之演化迅速，所以多为标准化石。早古生代含笔石地层，在全世界范围内几乎可以逐层对比。

笔石化石多保存于页岩层中。保存笔石化石极多的黑色页岩中，别的生物稀少，常仅与某些薄壳腕足动物共生，可指示一种水流不畅、生活条件恶劣的海洋环境。因此，黑色页岩中的笔石是一种很好的指相化石。

笔石体的构造：笔石体的基部为一圆锥形的胎管，是笔石生长、发育的基础。自胎管侧面生的小孔出芽发出笔石体的第一胞管。继第一个胞管之后，以各种不同的出芽方式长出的胞管构成笔石肢以至笔石体。对笔石的鉴定主要是根据胞管和笔石体。笔石体的所有的胞管都是一端向外开口，称为胞管口，另一端通入纵向的共通管。

笔石枝的生长方向各不相同，胎管基部尖端朝上，管口朝下，凡与管口方向一致垂直生长者为下垂式，凡与此方向斜交生长者为下斜式，先下斜而后转为水平者为下屈式。垂直胞管轴的方向水平伸出者为平伸式，朝胎管顶端所指方向斜向生长者为上斜式。先上斜而后转为水平者为上屈式，与胎管顶尖所指方向一致垂直生长者为攀合式。

笔石胞管的排列方式。一个笔石枝上只生一排胞管称单列式，至少两个分枝攀合成为单枝，在单枝两侧各生一排胞管称双列式。个别的属如叶笔石，四个分枝上攀拼拢称四列式排列。

笔石动物标准化石举例。

1．网格笔石 笔石体呈锥状。各枝近于平衡。枝间有横枝相连接，形成网格状。分布于世界各地，晚寒武纪至早石炭纪。

2．树笔石 笔石体呈树状。笔石枝分不规则，枝间无枝。始部具有茎和根状构造。分布于世界各地，晚寒武纪至早石炭纪。

3．双头笔石 笔石体由两枝组成。始部攀合，末部分开。仍为两个单列的枝。分布于亚洲、美洲及大洋洲，中至晚奥陶纪。

4．对笔石 笔石体两边对称。仅有两个笔石枝。两枝可下垂、下斜、平伸或上斜生长。胞管为管状，单列。分布于世界各地，早至中奥陶纪。

5．弓笔石 笔石体的一个主枝弯曲或卷曲。从主枝的胞管口部生出幼枝。有的幼枝又再生出二级幼枝或更高级的幼枝。胞管一般为三角形。分布于亚、欧、北美及大洋洲，中奥陶纪。

6．单笔石 笔石体仅有一个笔石枝。胞管单列，口部向外弯曲成钩状。单枝根据可直、可弯、可盘旋等特点而划分种类。

六、晚古生代化石标本观察

（一）实习目的

认识晚古生代常见化石标本。

（二）实习要求

1．熟悉珊瑚和腕足类基本构造。

2．掌握下列化石门类、鉴定特征和分布的地质时代。

腕足类：中国石燕、号鸟头贝、云南贝、方格长身贝。

珊瑚：内沟珊瑚、贵州珊瑚、费氏星珊瑚、链珊瑚。

植物类：大羽羊齿、轮木、楔叶。

（三）实习内容

1．珊瑚的一般特征与构造

珊瑚为腔肠动物门的一个纲，海生，单体或群体。多数珊瑚虫能分泌钙质的外骨骼，称珊瑚体。珊瑚营固定底栖生活，大多生活在温暖的浅海。其中，造礁珊瑚的适应范围最窄，通常生活在水温不低于18℃、水深不超过100m、盐度正常、海水清澈的海底。地史上最重要的是皱纹（四射）珊瑚目和横板（床板）珊瑚目。六射珊瑚生存于中生代，我国海相中生代地层发育较差，因而此处暂不介绍六射珊瑚。其他两目的特点如下：

（1）皱纹珊瑚目

皱纹珊瑚因珊瑚体外壁表面常具有横向皱纹而得名。珊瑚体有单体和复体：单体者常见锥状、柱状、盘状、拖鞋状等外形；复体者由数个个体互相靠拢而形成，呈紧密排列的块状和彼此分离的丛状。

珊瑚体的构造：单个珊瑚体为一层外壁所围；体内有辐射状纵向排列的隔壁，数目随珊瑚的发育而不断增加。最初生长六个原生隔壁，后生的一级隔壁发生在四个固定的部位，每轮增加四个，故皱纹珊瑚又名四射珊瑚。一级隔壁生长完毕后，可同时在一级隔壁之间轮生较短的二级隔壁，甚至更短的三、四级隔壁。珊瑚体内还有横向排列的横板（床板），位于珊瑚体内中部或穿越整个体腔。横板可水平排列，或上凸，或下凹。在外壁内缘相隔壁之间，有鱼鳞板。在一些进化的皱纹珊瑚中央，还发育轴部构造。如果是坚实的钙质柱，可称为中轴（单中柱），如果是由各种纵列、横列的构造交错叠置而成的疏松钙质柱，则称为中柱或复中柱。

皱纹珊瑚的骨骼构造是由简单向复杂演化的。按骨骼构造组合方式的不同，可将皱纹珊瑚划分为以下四种构造类型。

①单型：珊瑚体内仅有隔壁与横板。奥陶纪至二叠纪，以奥陶纪和志留纪为主。

②双型：珊瑚体内有隔壁、横板与鳞板。晚奥陶纪至二叠纪，以志留纪和泥盆纪为主。

③三型：珊瑚体内有隔壁、横板、鳞板与轴部构造。石炭纪至二叠纪。

④泡沫型：珊瑚体内只有泡沫板。隔壁呈刺状，可有可无。中奥陶纪，至中泥盆世，以志留纪、泥盆纪为主。

（2）横板（床板）珊瑚目

横板珊瑚与皱纹珊瑚骨骼的主要区别如下：

①全为群体，外形有块状、丛状、链状等。

②个体小，直径一般为0.5mm左右。

③横板特别发育（因而得名）。隔壁不发育，呈刺状、脊状。轴部构造不发育，少数具鳞板。

④个体间多具连接构造。块状者以连接孔（壁孔）相通，丛状者以连接管相连。分布于晚寒武纪至二叠纪，以志留纪至石炭纪为盛。

2．珊瑚标准化石举例

（1）内沟珊瑚 单体，角锥状或阔锥状。原生隔壁及一级隔壁宽，次级隔壁极窄。具明显的主内沟。横板完全，稍凸起，无鳞板。早石炭纪至二叠纪。

（2）费氏星珊瑚 块状群体双带型。个体间外壁全部或局部消失。长隔壁在鳞板交界处显著加厚，常互相连接构成内壁。短隔壁止于内壁。隔壁上具脊板。床板窄、平列，完整或不完整。鳞板多半球状，在鳞板内缘处有一列马蹄形鳞板。分布于欧、亚、美、大洋洲，中至晚泥盆纪。在中国，多产于南方上泥盆统佘田桥组。

（3）早板珊瑚 群体丛状。个体棱柱状，断面近方形。也有呈圆柱形者。个体以分布在棱上的规则四排连接管相连。床板一般完整，排列水平或倾斜。有时具一列鳞板。产于我国下二叠统，南方各省下二叠统下部栖霞组中十分丰富，石炭统中也偶有发现。

（4）贵州珊瑚 单体双带型。多为大型圆柱状，隔壁多。少数长隔壁伸达个体中心且扭结。短隔壁很长，为珊瑚体半径的1/3～1/2。主内沟显著。鳞板半球状，成规则同心环状排列，约相当于短隔壁长度的鳞板。床板短小，面上凸，略向轴部升起。分布于亚洲，早石炭纪晚期。在中国南方、西北、东北下石炭统上部均有产出。

（5）拖鞋珊瑚 单体泡沫型珊瑚。外形拖鞋状，一面平坦，另一面上凸或半圆形，具半圆形盖。体内全为泡沫状板，隔壁全为短脊状。对隔壁位于个体的一面中央。分布于欧亚，中、下泥盆统，非洲、大洋洲、北美洲，中泥盆统。中国，南方下泥盆统郁江组。

3．腕足动物标准化石举例

（1）鸮头贝 贝体巨大，横卵形至长卵形。两壳双凸型。腹壳凸度更大。复喙尖长。近垂直或强烈弯曲。合线短，合面发育。三角孔上三角双板。顶端圆形孔。壳面光滑，仅有细同心纹和放射线。分布于世界各地，中泥盆纪。

（2）扬子贝 贝体横方形、圆，双凸型，背壳稍大。壳面光滑，有时前部具同心纹。中槽、中隆显著。分布于中国南方，中奥陶纪。

（3）方格长身贝 贝体近圆，中等至大。平凸型。后方急剧屈膝。壳面放射线密布，生长线在后部与其交织成方格。石炭纪至二叠纪。

（4）正形贝 贝体小，轮廓半圆形或近方形。平凸型。合面发育。均具三角孔。腹合面弯曲。喙部钩状。背合面平坦。壳面具粗而圆且不分叉的放射线，线上及线间另有细密的放射线。分布于中国南、北方，早、中奥陶纪。

（5）弓石燕（即中国石燕）贝体中等大小，近菱形。合线直长，是壳的最宽处。双凸型。中槽、中隆发育，从喙部开始贯穿全壳。合面低而凹曲。具三角孔或覆有三角板。壳面放射线细密。中槽及中隆壳线较细且分叉。分布于中国南方，晚泥盆纪。

（6）云南贝 贝体三角形，双凸型。中槽、中隆仅在壳体的前缘发育。中槽浅阔，向前方强烈弯曲。腹壳喙部尖而高耸。壳面富有细的放射线。在壳的前端有棱角状的壳褶。壳褶由若干线合并或由一根壳线扩粗而成。分布于东亚、西欧，晚泥盆纪。

（7）小云南贝 外形及内部构造均似云南贝，不同之处在于壳饰。有三个要点：

①前部壳褶是独立发育的，而非由壳线扩粗的。

②壳褶顶部平圆，不作棱形。

③壳面全体覆有平阔的密壳纹，隔隙很窄。此壳纹经多次分枝均匀散布在壳面后部及壳褶顶部与隔隙内，中槽内具1～3壳褶。分布于晚泥盆纪。

4．植物标准化石举例

（1）栉羊齿（即细羊齿）羽状复叶，小羽片小。呈舌形或线形。两边近于平行。顶端钝圆。基部全部固着在羽轴上，排列整齐。中脉明显或不明显，侧脉不分叉或多次分叉。分布于世界各地，石炭纪至三叠纪，繁盛于晚石炭纪至二叠纪。

（2）大羽羊齿 大型单叶，倒卵形、歪心形、纺锤形或长椭圆形。边缘全缘，波状或锯齿状。中脉粗，侧脉1～3级羽状。第3级脉连成小网。形成大网套小网的重网状脉式。网眼内有时盲脉。此属为东亚地区晚二叠纪特有的植物化石。北美少数地区有类似标本发现。分布于中国南部，可见于上二叠统龙潭组。

（3）脉羊齿 小羽片舌形。宽线形或卵圆形等。全缘。顶端弯曲成镰刀形。茎部收缩成不对称的心脏形。仅中间部分固着在羽轴上。中脉粗于侧脉，长达小羽片的1/2或2/3处。侧脉多次分叉。分布于欧洲、亚洲、北美洲，石炭纪至早二叠纪。中石炭纪最盛。

（4）支脉格拉多啮齿 羽状复叶。小羽片一般较大。镰刀形。全缘或具锯齿。基部全部固着于羽轴上。有时收缩或下延。顶端尖锐或圆凸。中脉明显。侧脉分叉。分布于世界各地，见于二叠纪至白垩纪。在中国，主要见于晚三叠纪至早白垩纪。

（5）科达 高大乔木。最常见的是其叶化石。叶很大，呈狭长的带状，可达1m。顶端和基部均收缩。叶脉平行，常在叶的基部分叉。叶脉之间有时夹有细纵纹。侧脉分叉。分布于世界各地，晚泥盆纪至二叠纪。石炭纪至二叠纪极盛，是当时的重要造煤植物之一。在中国，常见于中石炭纪至二叠纪。

（6）轮叶 芦木的叶化石。呈线形或披针形。数目不等。轮生于节的周围，故名轮叶。有时叶轮上有一个明显的缺失，称为叶缺。每叶有一条显著中脉。分布于世界各地，中石炭纪至二叠纪，早二叠纪最盛。在中国，常见于中、晚石炭纪和二叠纪。

（7）楔叶 叶轮生于节的周围。每轮叶数常为2的倍数，一般为8个。叶呈楔形、线形、倒卵形、椭圆形等。常较大。全缘、浅裂或深裂。叶脉多次二分叉，成扇状布满于叶片。偶见伞脉。分布于世界各地，晚泥盆纪至二叠纪，早二叠纪最盛。

（8）苏铁杉 叶为披针形或卵形。基部收缩，螺旋状排列于枝上。叶脉细而平行，常在顶端聚集。分布于北半球，晚三叠纪至早白垩纪。在中国分布很广。

七、中生代化石标本观察

（一）实习目的

认识中生代常见化石标本。

（二）实习要求

1．熟悉软体动物门的头足类，瓣鳃类的基本构造。

2．掌握下列化石门类，鉴定特征和分布的地质年代。

蛇菊石、克氏蛤、兰蚬、费尔干蚌、苏铁杉、锥叶蕨、支脉蕨。

（三）实习内容

1．观察中生代软体动物和植物化石标本。

2．中生代化石鉴定：

蛇菊石：壳旋卷，呈盘状，脐浅，腹由方形变成圆形，表面一般光滑。

克氏蛤：壳呈圆形，壳向外微凸，具放射纹。

兰蚬：壳呈椭圆形，外凸明显，具同心纹，前缘线长，绞合线短。

费尔干蚌：壳呈椭圆形，外凸明显，具同心纹，绞合线相对较长。

苏铁杉：叶宽，呈披针状，基部收缩，无叶柄，螺旋状或两侧状排列于枝上，叶脉细而平行，常在顶端聚集。

锥叶蕨：叶羽状分裂，前端尖锐，以宽角着生于轴上。

支脉蕨：羽状复叶，末次羽片两侧近于平行，其基部附着在羽轴上，叶脉明显，侧脉自中脉分出，密而细。

八、地质罗盘的使用方法

（一）实习目的

学会用地质罗盘测定岩层产状要素，并掌握记录产状要素的方法。

（二）地质罗盘的构造

地质罗盘的主要构件有磁针、顶针、制动器、方位刻度盘、水准气泡、倾斜仪、底盘等。地质罗盘有多种形式，其结构大同小异。地质罗盘与普通罗盘的构造不一样，主要有以下特点：

罗盘安放在长方形底盘子上，刻度盘上的0°～180°线（即南北线）平行于底座的长边。

方位刻度盘0°～360°，是按逆时针方向刻制的，东与西的位置和普通罗盘相反，即东位于北的左边，西位于北的右边。

方位刻度盘的内圈有倾角刻度盘，刻度盘与东西线一致的为0°，与南北线一致的为90°。

罗盘上常有简易水平仪，可用来粗略测量任一目标的仰角或俯角。

（三）地质罗盘的使用

1．测量方向

用罗盘测量任一目标的方向时，永远以0°（即N方向）对准目标，使气泡居中，然后读磁针北端在方位刻度盘上所指的数字，即为所测目标的方位角。记录时除记方位角外，一般还冠以所处象限名称，如SW230°、NE60°等。

2．在地形图上定点

如果地面有明显标志，很容易在地形图上找到所在的位置；如果地面附近无明显标志，可以利用罗盘测定不在同一方位上的两个目标（如房屋、塔、三脚架、山头等，而这些目标是标在地形图上的）的方位角，然后在地形图上通过所测的两个目标做出两条方位线，其交点即为所求的点，这种方法叫交会法。应当注意，两条方位线的交角如果过大或过小，不容易找出准确的交点，所以要尽可能选择合适的目标。

3．测量岩层产状要素

测量走向：将罗盘长边与层面接触，使罗盘水平，气泡居中。此时软盘长边与岩层的交线即为走向线；指针（无论南针或北针）所指示的度数，即为所求的走向。

测量倾向：使罗盘短边与层面接触，罗盘上北（N）字一端指向岩层的倾斜方向，使罗盘水平，气泡居中，此时北针所指的度数即为所求的倾向。

测量倾角：将罗盘的长边平行于倾向（最大的倾斜线）并立起放在层面上，此时桃形针（倾斜仪）在倾角刻度盘上所指的度数，即为所求的倾角。

表示走向的角度用方位角，因为走向具有两个指向，可以用两个方位数值（南针和北针所指的方位值）来表示，二者相差180°，如NE55°和SW235°。倾向只有一个指向，所以只能用一个方位数值（即北针所指的方位值）来表示，如SE145°。倾向和走向的方位角之差为90°，倾角的变化介于0°与90°之间，如∠35°，上述产状记录为：SE145°,∠35°，也可记为：走向NE55°/SW235°，倾角35°。

在图件上用产状符号表示岩层的产状，如⊥35°（长线代表走向方位，短线表示倾向方位，数字表示倾角，长短必须按实际方位画出，长短线必须互相垂直）。

在野外测量岩层产状，如果层面不是十分平整，可以把讲义夹或硬皮本放在层面上，然后再将罗盘放在其上测量，从而测出更准确的数字。

4．测量岩层节理、片理、断层等产状要素

测岩层节理、片理、断层等产状要素的方法与测量岩层产状要素大体相同。测量节理时，在没有节理面出露情况下，可以把硬纸片插入节理缝中，然后测量纸片的产状即可得出节理产状。

（四）实习内容

1．观察地质罗盘的结构和性能。

2．在室内练习使用罗盘测量产状要素（可用平板代替岩层）、方向等，并将测量结果记录下来。

3．近郊野外实习，练习测量和记录岩层、节理等产状要素。

（五）思考题

1．为什么地质罗盘上东、西的刻度位置与普通罗盘恰恰相反？

2．为什么测量和记录岩层、节理、断层等的产状要素时，一般可以省略走向而不可以省略倾向？

3．如果在野地外遇到岩层只露底面未出露顶面，应该如何使用罗盘测量它的倾向？

九、地质图的基本知识——地质图读图原理与方法

地质图是将地层露头按一定比例缩小投影在平面上，采用规定符号表示的一种地图。

地质图可以表示一个地区的岩性、岩石顺序及时代。地质图也是研究自然地理的基本资料之一，充分利用地质图有助于了解一个地区的地质构造和各种自然地理因素之间的相互关系。

地质图的种类很多。一般有地质图、构造地质图、水文地质图、工程地质图、第四纪地质图、岩相—古地理图、矿产图、大地构造图等。不同类型的地质图反映不同的地质内容。

一般说的地质图是指平面图，它也能够表示地质构造在地下一定深处的情况。为了进一步表示地下情况，还往往制成剖面图。这两种图经常是互相对照、互相补充的。

（一）读地质图的步骤和方法

1．看图名、图幅代号、比例尺等。图名和图幅代号可以告诉我们图幅所在的地理位置。一幅地质图一般是根据图面所包含地区中最大的居民点或主要河流、主要山岭等而命名的。

比例尺告诉我们缩小的程度和地质现象在图上能够表示出来的精确程度。比例尺有三种，即数字比例尺（在图名下方），如1∶10000,1∶50000等；线条比例尺（在图框下部中央）；自然比例尺（在线条比例尺下方），如“1cm=100m”，“1cm=500m”等。此外，也应当注意图的出版年月、制图机关和制图人等。

2．看图例。通过图例可以了解制图地区出露哪些地层以及它们的新老顺序等。

图例一般放在图框右侧。地层用一定颜色或符号表示，按自上而下、由新到老的顺序排列。每一图例为长方形，左方注明地质年代，右方注明岩性，方块中注明地层代号。岩浆岩一般放在沉积岩图例之下，构造符号放在岩石符号之下，一般顺序是褶曲、断层、节理、产状要素等。

3．通过地质图相对图框上的两点画出的黑色直线，两端注有A—A′、B—B′或I—I′、II—II′等字样，这样的直线称剖面线，表示沿此方向绘制了剖面图。

4．读完图框外的地质图各要素之后，分析图内的地形特征。岩层在地面上的出露形态与地形的起伏有关，如果不注意地质构造与地形的关系，往往会得出错误结论。如果是大比例尺地质图，往往带有等高线，可以据此分析山脉的一般走向、分水岭所在地、最高点、最低点、相对高差等。如果是小比例尺地质图，一般只能根据水系的分布来分析地形的特点，如巨大河流的主流总是流经地势较低的地方，而其支流则分布在地势较高的地方，顺流而下，地势越来越低，逆流而上地势越来越高，位于两条河流中间的分水岭地区总是比河谷地区高等。了解地形特征，可以帮助了解地层分布规律，地貌发育与地质构造的关系等。

下一步进行地质内容的分析，分析时应当按照从整体到局部、再到整体的方法。

5．了解图内全区的一般地质情况。

（1）地层分布情况：老地层分布在哪些部位，新地层分布在哪些部位，地层之间有无不整合现象等。

（2）地质构造总的特点是什么？如褶皱是连续的还是孤立的，断层的规模大小及发育位置，断层是与褶皱方向平行还是垂直或斜交等。

（3）岩浆岩分布情况，岩浆岩与褶皱、断层的关系是怎样的。

6．在掌握全区地质轮廓的基础上，再对每一个局部构造进行分析。

（1）开始时最好从图中老岩层着手，逐步向外扩展，以免茫无头绪。

（2）对每一种构造形态，包括褶曲、断层、不整合、岩浆岩体等，逐一详加分析，例如褶曲的类型、断层的类型、各构造的组合关系等。

7．把各个局部联系起来，进一步了解整个构造的内部联系，找出它的发展规律，主要包括：

（1）根据地层和构造分析，恢复全区的地质发展历史。

（2）地质构造与矿产分布的关系。

（3）地质构造和地貌发育的关系。

以上所述是读图的一般步骤和方法，至于如何具体分析某一幅地质图和其中的每一种构造，需通过实习和作业逐步掌握。

（二）岩层产状在地质图上的表现

岩层的产状包括三种情况，即水平岩层、直立岩层和倾斜岩层。岩层的产状不同，在地质图上表现也不同。

1．水平岩层

地形平坦，未经河流切割，在地面上只能看见岩层的顶面，以上特点表现在地质图上只是一种岩层（图1-1）。

地形复杂，经过河流切割，则可以看到较老岩层露头。在地质图上的主要特点是：

（1）岩层界线与等高线平行或重合，往往形成封闭曲线（图1-2）；在沟谷中则呈V字形（图1-3）。

（2）同一时代岩层，如果在不同地点出露，其顶面或底面出露标高相同。

（3）岩层厚度等于岩层顶面和底面的高度差。

2．直立岩层

岩层直立，无论地形平坦与否，其界线都在地质图上呈直线延伸（图1-4、图1-5）；如果岩层走向发生变化，在地质图上的延伸方向也随之改变。

3．倾斜岩层

在野外出露的岩层绝大多数都是倾斜的，这种岩层投影在地质图上的形状是很复杂的，取决于地形和岩层的产状要素两者的关系。

（1）倾斜岩层在水平地面上的露头形状

假如地面平坦，倾斜一致的岩层将沿着定向方向延伸。因此，在这样的情况下，岩层界线在地质图上为彼此平行的直线（图1-6）。

（2）倾斜岩层在起伏地面上的露头形状（V字形法则）

假如地面高低起伏，则倾斜岩层的露头形状特别复杂。V字形法则可以概括岩层界线的一般规律，也就是岩层露头形状弯曲呈V字形，其情况如下：

①倾斜岩层出露线与等高线相交，投影在平面上常弯曲呈V字形。V字形的展开程度与岩层倾角成正比（即岩层倾角越小，V字形越紧闭；倾角越大，V字形越开展）。

②倾斜岩层在沟谷中的露头形状：V字形尖端指向岩层倾斜方向（图1-7、图1-8），只有一种例外，即当岩层倾向与沟谷坡度方向一致，而岩层倾角小于沟谷坡度的时候，V字形尖端指向与岩层倾斜相反的方向（图1-9）。

③倾斜岩层在山丘上的露头形状与上述情况相反，即V字形（实际上曲线形状一般比较圆滑开展，如U形）尖端指向与岩层倾向相反的方向（图1-7、图1-8）。只有一种例外，即当岩层倾向与地面倾向相反时，岩层露头的形状，岩层倾向与山坡倾向一致，而岩层倾角小于山坡坡度的时候，V字形尖端指向岩层的倾斜方向（图1-9）。

上述规律虽然比较难记，但只要掌握规律（即V字形尖端指向岩层倾斜方向，除一种情况例外）即可。

（三）决定岩层露头宽度的因素

同一岩层或不同岩层在地质图上常表现为宽窄不同，决定岩层露头宽度的因素主要有三个，即地面坡度、岩层倾角和岩层厚度（岩层厚度可分为两种，一种是指岩层顶面和底面之间的垂直距离，叫直厚度；另一种是指从岩层顶面沿垂直方向到达底面的距离，叫垂直厚度，如图1-10，此处是指岩石的直厚度）。

1．当岩层厚度和倾角不变时，露头宽度决定于地面坡度。

（1）如果地面坡向与岩层倾向相反，则坡度越小，露头越宽；坡度越大，露头越窄（图1-11）。

（2）如果地面坡向与岩层倾向一致，则又有下述三种情况：

①岩层倾角小于地面坡度，则坡度越小，露头越宽；坡度越大，露头越窄（图1-12）。

②岩层倾角大于地面坡度，则坡度越小，露头越窄；坡度越大，露头越宽（图1-13）。

③岩层倾角等于地面坡度，则露头达到最大宽度（图1-14）。

2．当岩层厚度不变，地面坡度不变或平坦时，露头宽度决定于岩层的倾角（图1-15）。

（1）岩层倾角越小，露头越宽；

（2）岩层倾角越大，露头越窄。

3．当地形坡度不变或平坦，岩层倾角不变时，露头宽度决定于岩层的厚度（图1-16）。

（1）岩层厚度越大，露头越宽；

（2）岩层厚度越小，露头越窄。

综上所述，倾斜岩层的露头宽度决定于许多方面的因素，必须慎重分析，切不可以认为露头较宽的岩层就一定比露头较窄的岩层厚度要大，有时恰恰相反（图1-17）。

十、读褶皱地区地质图

（一）目的要求

1．学会读地质图的一般步骤和方法。

2．掌握褶皱构造以及水平岩层和不整合等在地质上的基本特征。

（二）褶曲在地质图上的表现特征

1．背斜和向斜

两翼岩层呈对称重复出现，从核部到两翼，岩层从老到新，称为背斜；从核部到两翼，岩层由新到老，称为向斜。

2．两翼产状情况

两翼倾角大致相等，倾向相反，为直立褶曲；倾角不等，倾向相反，为倾斜褶曲；两翼向同一方向倾斜，为倒转褶曲。

3．褶曲轴

褶曲轴可用以平面上转折端为顶点的连线来表示。如果褶曲轴较短，岩层投影为长圆形，称为长圆形褶曲（短背斜或短向斜）；如果岩层投影近似浑圆形，称为浑圆形褶曲（穹隆或构造盆地）。

4．枢纽产状

核部宽窄不变，两翼的岩层界线大致平行，表示枢纽是水平的；核部呈封闭曲线，两翼岩层不平行，或具有弧形转折端，表示枢纽是倾斜的；若背斜、向斜面相连，岩层呈“之”字形弯曲；若核部或宽或窄，表示枢纽呈波状起伏；沿任一褶曲（无论是背斜或向斜）轴，岩层越来越新的方向为枢纽的倾斜方向。

（三）岩层接触关系表现在地质图上的特征

1．整合

岩层界线大致平行，没有地层缺失现象。

2．角度不整合

较新岩层掩盖着较老岩层的界线，较新岩层的底部界线即为不整合线，不整合线两侧岩层产状不同，并有显著的地层缺失现象（图1-18）。

3．平行不整合

上下岩层的界线大致平行，有显著的地层缺失现象。

4．褶皱时代的确定

褶皱构造形成的时代，主要是根据地层的角度不整合接触关系，即根据不整合面上下岩层的相对时代来确定的。不整合面以下一组岩层中最新的地层时代与不整合面以上一组岩层中最老的地层时代之间的时期，为下面一组岩层形成褶皱的时代。

（四）读图示范

现以《九曲镇地质图》（图1-19）为例进行读图，提要如下：

1．本区出露中生代（M z）及新生代（Kz）地层。

2．中生代地层由一系列短背斜及短向斜组成，包括瑜村背斜、韦曲—江村向斜、曲江背斜及九曲镇向斜，彼此相间排列，褶曲轴近东西向，多为平缓褶曲。

瑜村背斜核部为T，地层南翼陡（倾角达45°），北翼缓（倾角5°～25°），为不对称背斜，轴面向北倾斜。韦曲—江村向斜，枢纽有起伏，两翼倾角20°～30°。曲江背斜核部较窄，枢纽也有起伏。九曲镇向斜两翼较平缓，倾角5°～12°。

3.J2与下伏地层呈较微弱角度不整合。

（1）在瑜村背斜东端，J2地层覆盖了J1及T3的界线。

（2）J2倾角与下伏地层相差较大，J2倾角在5°～20°，下伏地层倾角在45°左右。

4.K1出现尖灭现象，故在韦曲—江村向斜的北翼未有出露。

5.E、N地层组层厚大，倾角平缓，与下伏地层呈明显的角度不整合接触，E的底界掩盖了不同时代的老岩层的界线。

6．根据岩层和构造的关系，可以恢复本区地质发展史，从T1起，本区发生坳陷，接受沉积。J1末，发生一次褶皱运动，隆起接受剥蚀，但不久又下沉，重新接受沉积。K2末，发生第二次强烈的褶皱运动，隆起为山，经过剥蚀之后，再次下沉，堆积了E、N地层。到了第四纪，本区又开始上升，河流下切，塑造成现代的地貌轮廓。

（五）实习内容

分析《芝陵地质图》（图1-21），并做分析提纲：

1．本区共有几个背斜和向斜（在图上用红铅笔画出背斜轴和向斜轴，实线代表背斜轴，虚线代表向斜轴）？说明它们各属哪个类型，有什么特点？

2．本区有无水平岩层出露？根据什么判断？

3．找出岩层间的不整合关系。

4．恢复本区的地质发展史。

5．说明本区的主要河流的发育与地质构造的关系。

十一、读断层地区地质图

（一）实习目的

1．掌握断层构造在地质图上的基本特征。

2．学会在地质图上做剖面图的基本方法。

（二）断层在地质图上的表现特征

1．当断层的走向与岩层的走向一致或大体一致时，岩层发生重复或缺失现象；当断层的走向与岩层的走向垂直或斜交时，岩层发生中断或错开的现象。

2．发育在褶曲中的断层，如果断层走向与褶曲轴一致，经常引起一翼岩层的重复或缺失现象。如果断层走向与褶曲轴垂直或斜交，则引起核部宽窄的变化。在背斜中核部变宽的一盘为上升盘；在向斜中核部变宽的一盘为下降盘，核部变窄的一盘为上升盘。如果核部岩层只有水平错开而无宽窄变化，则为平推断层。

3．确定断层时代的方法。

（1）被切断的一套岩层被一套未受影响的岩层所覆盖，则其断层时代应在上一套岩层中最老一层时代之前，下一套被切断岩层中最新一层时代之后。

（2）在许多相交的断层中，被切断的断层时代较老，切断者较新（图1-20）。F1被 F2切断，F2又被 F3切断，故 F1最老，F2次之，F3最新。

（三）实习内容

分析《黄陵坡地质图》（图1-22）。分析提纲：

1．本区岩层出露情况。

2．分析褶曲类型，并用红色铅笔画出褶曲轴。

3．分析断层的性质，上升盘和下降盘及断层的组合类型。

4．找出图中的不整合线，并用蓝色铅笔画出来。

5．判断褶皱和断层的时代。

6．分析断层与河流发育的关系。