地质旅行 -作者:夏树芳-第9章

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桑尼亚至乌干达以北，长达6000千米。我国东部郯城（山东）至庐江（安徽）的大断裂，呈东北方向延伸，长达2400千米。还有一条，自浙江丽水至广东海丰的大断裂，长度亦可达500　千米以上。
　　这样巨大而延伸遥远的深而大的断裂，能否在短距离的地质旅行中也能有所认识呢？可以。
　　因为如此巨大的断裂，并非一时发育起来的，而是经过长时间的发展才形成的。
　　因此，在巨大断裂的两侧的沉积岩层的特征就明显地反映出差异性。它们的沉积建造，几乎从元古代到古生代这样长的地质历程中都不相同，其他如火成岩活动、成矿作用等也都反映出明显的差异性。所以，当我们在地质旅行穿越剖面时，特别要注意在近距离内，有如上述断层的两侧沉积建造等方面的差异性。
　　在地质旅行时，除了认识和判断断层的存在、类型、性质等外，还要进一步查清断层发生（或形成）的时间。其方法是根据地层的年代。总的来说，凡被断层切断的地层，这些断层的发生年代应在被切断的最新地层之后，在未被切割的最老地层之前。例如某断层切穿三叠纪地层，而未断及侏罗纪地层，则此断层形成的时间应在三叠纪末较妥（图4。26）。
　　断层年代的确定，对于研究区域地质发展史、成矿作用的时期等都十分重要。
　　而年代问题的确定，主要是在野外解决。
　　五、怎样在沉积岩区作野外记录和信手剖面
　　每一位对地质发生兴趣者，在地质旅行之时，必须养成随手记录，随手作剖面示意图的习惯。这两件事，也是地质基本功内容，不能忽视。因为这是帮助我们收集地质资料的不可缺少的手段，也是帮助我们记忆的最好方法，作为地质调查报告或学术论文的胚胎，就从这里开始孕育。
　　野外记录内容：除了旅行日期、旅行地点、经过路线等共同项目外，在沉积岩区观察时，主要还是记载所遇到的岩石和构造地质方面的内容，其具体项目，已如上述，此处不再重复。
　　此外，还应注意岩性、构造与地貌的关系，比如当地为何高峰突起，为何万丈深渊，到底受什么岩性影响还是受什么构造控制，都应记录清楚。
　　再如当地岩石的风化、侵蚀、搬运等地质作用和过程，跟水文地质或工程地质的关系也应注意，并作些记录。例如页岩、泥岩发育的地区，若遇地形陡峻，则经常出现滑坡；特别当大雨过后，在松软岩层之下有坚硬岩层作为隔水层，其地层倾斜方向又与地形坡度一致时，极易发生灾害性滑坡。在这些斜坡上，往往可见树干倾斜的小树林，即所谓“醉汉林”景象都值得我们注意记录，是工程地质的“感性材料”（图4。27）。
　　有趣的是，水文地质条件与工程地质要求往往发生矛盾，比如说泉水往往出露于断层带上，而这里正是工程地质所忌讳的。可能造成施工困难，此类地质现象都不能忽视。
　　当然，与矿产有关的岩层，或某些本身就具有重要意义的“经济”岩层，更要作详细记录，将在下面再作叙述。
　　至于信手剖面，应画哪些内容？作画时的步骤如何？大致叙述如下（图4。28）：当你走过一段路程以后，就可以着手作图，首先要根据路程的长短（也就是剖面的长短），大致确定比例尺，再注意剖面上的地形起伏情况，画出尽量接近实际地形的曲线，并用罗盘测出剖面的方向，在图上表示出来。
　　第二步，在上述地形起伏线之下，表示出各地层层位、成套岩系或不同组的地层的分界线，尤其要注意这些界线所在地与地形起伏的关系。
　　第三步，把各组内的岩性符号画出来，此时，要注意地层界线与符号的倾斜角度尽量符合实际情况（即真倾角）。
　　第四步，把岩层内发现的化石所在地也用适当的符号（一种或几种）在示意剖面图上表示出来。如果岩层内有含矿现象、矿化现象、矿层也要着重标明。
　　第五步，当若干剖面连接在一起时，注意构造地质现象，如褶皱的形态，轴面的倾斜及其与地形起伏的关系。又如遇到断层，其具体位置、形态、性质与地形起伏的关系等都要在图上的适当位置上表示出来。与此类似，如有不整合面、假整合面、整合面的所在部位，形态与地形的关系等也都在信手剖面图上表示出来。
　　其他，如泉水出露的位置、滑坡发生的位置等均需标明。
　　一个善于制作或勤于画出信手剖面的地质工作者都十分重视剖面图工作，它不仅减少文字记录，而且可以一目了然旅途上的地质特征。
　　六、化石的观察与记录
　　在沉积岩发育地区作地质旅行，对化石的搜寻固然重要，而且对化石的观察和记录也不能忽视。因为研究化石不仅可以确定遇到的地层的年代，而且可以了解沉积岩系的形成环境，乃至某些沉积矿产的成因及其找矿方向。所以，化石的研究也是基础地质资料，极为重要，现分述如下：植物化石：陆相地层，特别是煤系地层中植物化石最为丰富，除用于鉴定地层的相对地质年代外，在研究其群落组合的基础上，也是作为指示古地理、古气候、古纬度的重要手段。因此，采集植物化石时，首先要注意植物群的面貌，尽可能多地采集属种成分。植物化石主要是叶的印痕，而某些类型，其茎部的特征，如鳞木类也十分重要。甚至其根部化石，如痕木也不能忽视。
　　如遇茎干或树根化石时，则宜注意其埋藏情况，也就是注意其茎干与层面的关系——平行还是垂直，由此判断此类化石是原地埋藏还是经过搬动。尤其在研究煤田地质时，此项观察极为重要，比如茎干化石分散零乱，横斜无序，则属搬运堆积；如茎干与层面垂直，则为原地埋藏；如枝茎略具倾斜，可能是静水盆地（湖、沼）
　　中沉积；如叶片卷曲或弯曲，舒展不开来，则可能是风浪环境中堆积而成。
　　值得一提的是，不能简单地把大树干化石集中的地区就认定为森林区，因为有可能是经过流水搬运而聚汇起来的。
　　研究植物化石与古气候的关系，是地质学的重要课题之一，其原则与方法就是“将今论古”，例如苏铁类植物生长于热带或亚热带地区；棕榈是温暖气候或炎热气候的标志。不过，研究时，也不能单纯以某一化石的发现就断定某种气候环境，应以“组合”面貌为准，例如在苏联（即前苏联）阿纳德尔河流域的白垩系内有一种体型较小的苏铁类植物就不是热带的产物，而可能生长在温凉甚至比较寒冷的气候环境中。当然，这类问题不一定全能在野外解决，但有时候也能在野外采化石时作出判断，或注意问题的关键，为此，地质旅行中也不应忽视。
　　至于植物化石中的孢子和花粉，是恢复古环境、古气候、古生态的主要材料，所以，在陆相（有时海滨相）地层中极宜注意此类化石。一般来说，凡有机质比较丰富的地层、泥岩类地层，都是孢粉化石比较集中的处所。当然，只能把样品带回实验室分析鉴定以后才能了解其地质意义。
　　无脊椎动物化石：无论海相地层，或陆相河湖沼泽中形成的地层中，无脊椎动物化石是最丰富的了，平常在野外旅行时最易遇到，采集也方便。不过，应注意以下几个问题：第一，属种成分与沉积环境的关系，如属种成分（即名称）比较单调，但数量很多的话（图4。29），则可能系闭流或半闭流盆地环境，往往是淡化或咸化盆地所特有。有时，也可在浅水海滩上见到某种贝壳类化石特多，如牡蛎滩，但与上述情况有所不同。
　　其次，要注意化石的形态特征，借此可以了解化石的埋藏地是否是动物的生活地区，比如化石壳体大小的分选现象相当清楚，则指示埋藏时的水体是流动的，波浪的摆动使之分选。若使贝壳破碎，则更证明是流动环境。然后还可以参看岩层的构造特点，论证其水动力条件。
　　某些贝壳类的大小也与气候因素有关，一般来说，大型厚壳体多生活于温暖水域中，小型壳体多生活于寒冷水域中。若遇某些种类的壳体比常规者偏小，则可能由于水体盐度的变化所致，不一定是气候的因素。
　　化石壳体的厚度往往也与环境有关，如石灰质的厚壳化石表示碳酸钙浓度大，气温较高，生活于浅水地带的类型。所以生活于热带海洋礁体上的贝壳类的壳体厚度较寒冷地区者为厚。
　　另外，在水动力条件较强地区的贝壳类的壳体厚度也大，这是防备冲击磨蚀壳体所必需的。况且壳体加厚，体重增加以后，水流不易搬动，动物不致受伤。
　　相反，营漂浮生活的贝壳类动物，一般壳体较薄，这是减轻体重所必需的。栖居于污泥质水底、水动力较差的贝壳类，特别是穴居者，壳体也特别轻薄，甚至为半透明状态。
　　我们还可以从动物壳体的表面饰纹研究其与生活环境的关系，例如生活于海岸地带的动物，其壳体的饰纹倾向于粗糙；穴居埋没不深的动物，其贝壳后部常具饰纹。在静水中生活，或者在水底表面生活的类型，不仅壳体较薄，而且饰纹也逐渐稀少。深度较大的海生贝类，其壳体的饰纹很细。淡水中生活者，一般来说，较海水中生活者饰纹要细，惟有在砂质河底中生活者才有粗糙的纹饰。
　　此外，还可注意化石保存情况，比如从壳体的排列特点——聚集、分散、零乱无序、规则定向等等可以了解其埋藏情况（图4。30）。属于原地掩埋还是经过一段搬运以后的掩埋？浪击（图4。31）、岸流对埋藏有无影响？还可以从化石壳体的破损情况了解其埋藏环境。
　　脊椎动物化石：脊椎动物化石，以鱼类、爬行类和哺乳类最为常见。鱼类的埋藏情况，基本上是原地的，多属湖泊沉积岩层。水生的爬行类化石，也多属原地埋藏。而应注意者，陆生的爬行类及哺乳类化石，它们多以零散的骨骼、牙齿、蹄、角之类的硬体出现，在野外就要判断其埋藏情况，原地还是经过搬运？识别的办法是看其完整个体还是零散的硬体？即使“散架”的，也应看其“零部件”基本上在小范围内都能找到，大体可以“并接”；还是极散，无法复原，甚至看骨骼、牙齿等有无磨损破坏。这些特征，都有助于认识含化石地层的形成过程及其成因类型，对恢复古环境关系比较重要。
　　脊椎动物，特别是哺乳动物的组合面貌，与环境的关系极为密切，从其类别构成可以推测当时是森林、森林…　草原、草原的景观。所以，在采集大型化石时，一些微小的化石也不能放过，例如啮齿类的小牙齿应注意搜检，不然，恢复动物群的组合面貌就不全面，或反映不真实了。
　　问题是脊椎动物化石一般不及无脊椎动物或植物化石那样容易找寻，所以一旦发现其一鳞半爪，就要仔细分析其岩性、古地貌以及相邻区域的地质情况，估计其埋藏的可能条件，顺藤摸瓜，以窥全貌。这里，就有个寻找化石的经验问题。根据前人的经验，不妨提示若干。
　　鱼类化石，较多的是保存在稍为坚硬的页岩或泥质砂岩层内，有时也在泥岩中，少数情况见于石灰岩中。采掘时注意沿层面逐层劈采，这时，要特别注意把层面跟节理面分开，如误将节理面作层面发掘，那么，就可能把完整的鱼化石破坏得不像样子了。采掘的工具宜用劈刀，交替插入薄层，敲下大片岩层才有希望获取完美的化石。有时碰到纸状页岩，标本容易破碎，则直准备小盒盛放或胶水加固。
　　两栖类化石，由于其脊椎骨对鉴定类别颇有作用，研究分类也重要，不宜不顾。
　　另外，其四肢骨中空，并不坚实，采掘时要细心。
　　爬行类化石，中生代地层最多，大型化石居多，寻找时宜在断崖、冲沟、植物少的山坡地方搜索，所谓不毛之地，岩层裸露，容易发现化石。尤其在岩层倾角不大，有大面积风化露头的地方，尤可注意。地层倾角大的岩层，即使露出残体，采掘的难度大，也不易采得完美的化石。
　　恐龙类化石多与坚硬岩层固结一起，具体的采掘有“断块取骨法”，“套箱法”
　　等，非一般地质旅行时所能解决，此处不细述。
　　哺乳类化石最主要的是牙齿，中生代与新生代早期者多见于“红层”中，找寻的方法与爬行类相同，而产于新生代晚期者，多见于半固结或未固结的砂性地层或土状地层中，至于洞穴或岩石裂隙中的堆积物内，也常有发现。由于这些岩层比较松弱，易受风化侵蚀，故在陡崖断壁之处，尤其在雨后放晴之时，多有采获机会。
　　一旦发现其暴露残体，应在其周围细心地挖去岩石或土状堆积物的碎屑，不使化石受损，如有断裂破坏，注意缝合衔接，尽量使其复原。
　　第四纪的哺乳动物化石多埋藏于洞穴堆积内，应予以特别注意。况且不少有价值的古人类化石也多发现于洞穴堆积物中，如北京猿人便是一例。
　　为了使野外采集化石尽量能获得完整的、关键的部位，我们必须熟悉各类动物骨骼的基本构造，比如从脊椎骨的暴露可以看出头骨的埋藏位置，从头骨的某个部位的暴露可以推测牙齿的埋藏位置等等。这样，发掘之时，胸有成竹，便可得心应手了。
　　遗物和遗迹化石，这类化石的主要作用在于深入了解动植物的生态特点，了解古地理、古环境面貌。所以，在地质旅行的路途上，接触到沉积岩层之时，除了采集化石标本外，遗物和遗迹标本也不能忽视。现将几种常见的此类化石简述如下，在旅途中可以引起必要的注意。
　　第一类是人类活动的遗迹，主要是石器、骨器、火烧的兽骨、灰烬、烧土等。
　　如何识别早期人类使用的石器（旧石器）十分重要，因为它的外形非常接近于天然的石头碎片，其最重要的特点在于石器的表面留有人类加工的痕迹，器形有一定形状，便于手握使用，或作砍砸、或作刮削、或作割裂等。既然是石器，一旦发现，总不可能是孤零零的单个存在，而是众多的堆积在一起。由于石器的埋藏地多少总与古人类活动有关，因此，还应联系起来考虑。此外，还应注意石器埋藏地的地质环境，比如中国猿人洞中曾发现数以千计的以石英为原料的小型尖状石器、刮削石器等，而周围尽是石灰岩，显然石英原料是由猿人有意识地从外地搬来、在洞穴内加工制作而遗留下来的。
　　恐龙蛋一旦被发现，不要忙于发掘，它往往是成窝埋藏的，而且各窝之间有一定的间距。例如山东莱阳的短圆蛋，每窝之间的距离约为2　米；广东南雄的大型椭圆形蛋每窝之间距离有7　～8　米。从恐龙蛋的分布密度可以获悉恐龙下蛋的习惯，甚至可以推测其类别。
　　每窝内的蛋的排列方式亦应注意，如有呈放射状的重叠排列，各层之间有土掩盖，可见恐龙生下一层蛋后，盖上薄土再生第二层蛋，南雄的恐龙蛋窝就有此特点。
　　但也有无规则的散乱恐龙蛋，与现代龟鳖类相似，这肯定是不同种类的恐龙了。
　　野外即使找不到完整的恐龙蛋，碎片也不宜遗弃，因为通过蛋壳的显微结构也能辨识不同的种类。
　　足迹化石是动物的历史脚印，往往是化石的珍品，虽然它难以鉴定动物的属种名称，但可了解其归属的大类。更有意思的是，从足迹的真实形象、保留的密度，了解动物是群居还是独处的习性；从足迹分布的规律，了解动物是