课程作业 | “地球与空间”野外实地考察实习报告
博雅哥说
本文是本学期的核心通识课程“地球与空间”课的优秀课程报告。借助这门课程的提供的平台和机会，同学们在博物馆和大自然中验证了所学知识，通过具体的触摸将关于地球方方面面的了解转化为真切的经验。10月15日的实践课上，大家进入虎峪自然风景区，细致分析了地质变化在各处留下的痕迹。河底平坦、山峦峻峭，都经历过大自然鬼斧神工的雕刻，化为绵延历史的注脚。我们在此处领略自然之美，也通过理性的分析，更深入地理解了我们所伫立的地球的磅礴。
Vol.622
含英咀华
“地球与空间”野外实地考察实习报告
张蕴灵
北京大学新闻与传播学院2017级本科生
前言
考察时间：2017年10月15日
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考察地点：北京虎峪自然风景区
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参与考察目的：
通过对虎峪自然风景区岩石群及景区内一些常见地质构造和地质作用形成的特殊地形（褶皱、节理、断层、河流阶地）的实地考察和现场实践，深入了解地质构造现象、各类岩石的节理特征，寻求地质构造的证据，将课上所学岩石分类、鉴别方法和基本地质知识进行实际运用，获得感性知识，巩固和加深对所学理论理解，提高自身理论与实际相结合的能力。
内容
1
考察点概况
虎峪自然风景区位于昌平西北9公里八达岭高速路北侧，主要线路为一条两侧由酷似虎皮斑纹形成的岩石沟峪，长12.5公里，宽1.5公里，最高峰海拔1060米。景区内部岩石形成年代久远，组成结构复杂，有常州沟组、太古组、高于庄组等多种地层岩石。岩脉、泥裂、波纹等多种现象也有较为明显的岩石代表，为良好的地质考察点。
虎峪地区历史悠久。漫长的浅海环境下的沉积使其形成厚重的沉积层。经多次地壳水平和垂直方向运动产生断层和褶皱。形成过程中又数次经历岩浆活动，岩浆沿裂隙侵入或出露地表形成花岗岩、流纹岩等火山岩。我们更在多地发现岩墙景观。此后又经过多年地壳抬升与外力风化剥蚀，逐渐形成今天的地貌。
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区域地质地貌
1.河流阶地
图为虎峪风景区，作者摄，后同
虎峪风景区内主要线路实际是河流下侵形成的狭长谷地。多次地壳垂直升降运动使河流原先的河谷底部（河漫滩或河床）超出一般洪水位以上，呈阶梯状分布在河谷谷坡的地形。
受内力作用，地壳存在垂直升降运动。在某一特定时间内，地壳发生抬升运动，河床高于河流水位。之后的漫长历史时期内，河流对河床底部进行下切侵蚀，原先河床中部岩石逐渐被流水作用搬运到下游，河床中部不断加深，而边缘未受侵蚀部分仍保留在原地。又由于地壳垂直运动具有间歇性，河流多次反复进行该下切侵蚀过程，残留的原河床逐渐在河流两侧形成阶梯式地形。
河流阶地是在相对稳定堆积和迅速下切过程中形成的，因而阶地面比较平坦，微向河流倾斜。图一中可见的河床中部堆积层为河流上游岩石风化剥蚀产生的碎石通过搬运作用在该处沉积而成。
虎峪风景区内河流可见阶地为五阶。愈向高处，阶地级别越高，年代愈老。随漫长演化过程，我们现在看见的河道已经不在原本的古河道位置。据推算，最早的一级阶地形成于几百万年前。
2.褶皱
褶皱是岩层在构造运动作用下，因受力而发生一系列波状的弯曲变形。褶皱虽然改变了岩石的原始形态，但岩石并未丧失其连续性和完整性。
图为岩层褶皱
如图为多层理的沉积岩受水平挤压力挤压后弯曲而昌盛的变形，使图片中部原本近于平直的部分层理面变成向下弯曲的曲面。此情况放大后类似于向斜。
3.滚动背斜
如图，烈女峰为滚动背斜结构。这是断层两盘相对错动对岩层拖曳的结果。
图中水平岩层受力发生断裂，岩块（图为右侧岩块）沿破裂面两侧发生显著相对位移。生长断层活动时，由于两盘之差异压实作用和下降盘沉积层的重力作用，两侧岩块被拉张，中间部分出现空隙，拖拽牵引右侧岩块向空隙处倾斜，形成轻微弧形弯曲。
图为烈女峰的滚动背斜结构，水平岩层受力发生断裂
3
区域地层
虎峪风景区内岩石形成时间长，构成复杂，属于多个不同地层。从外向内可见常州沟组、太古组、高于庄组、雾迷山组等。京津地区原海拔较低，位于海平面下，被海水淹没。常年的浅海环境使其形成厚重的浅海——陆相沉积层。
图为常州沟组
属中元古代长城系底部，大约在17~18亿年前形成。最初发现于长城周边，因常州地区出露较为明显典型而以此地名命名。该地层以浅灰、灰白厚层质纯的石英岩为主，底部多为具交错层理的石英砂岩及砾岩，显示其为河流沉积的特点。
考察区域内我们见到了大量的石英岩及白石英岩。再往内部也可见板状石英砂岩与薄层状砂质页岩互层。
图为石英岩
常州沟组与太古组有明显的分界线。两层岩石类型和生成年代都完全不同。太古组岩石大致形成于25亿年前。
图中左侧岩石属于常州沟组，右侧岩石属于太古组
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区域内岩石及岩石形态
1.波痕
波痕是由风、水流或波浪等介质的运动在沉积物表面所形成的一种波状起伏的层面构造。波痕是浅海、河湖的一种小型地形特征，由尖波峰、圆波谷,坡度对称组成连绵波浪状。波峰尖，波谷圆滑，大多数波脊平直。
图为虎峪内的波痕
我们在虎峪内见到两处浪成波痕。在流水作用下，沉积物表层砂质在迁移过程中形成的沙波在层面上留下痕迹，形成有规律的波状起伏。
这里也可以更清晰直观地分辨流水波痕与浪成波痕的差异：
由图可见，岩石表面波痕的波脊两侧大致对称，无明显的陡缓差异。可知该区域内水流方向在不同历史时期由于补给差异等原因出现倒转，我们难以通过波痕判断水流的具体方向。因此，该波痕属于浪成波痕。
图为浪成波痕
2.泥裂
泥裂是沉积物未固结即露出水面，受到日晒，水分蒸发，体积收缩而产生的。裂纹常具上宽下窄形态，其中被泥沙填充，充填物与上覆岩层的成分相当。
我们考察过程中见到的泥裂位于沉积岩层面上，是在沉积当时沉积物未固结即露出水面，受到日晒，水分蒸发，体积收缩而产生的，这显示了该地区原先的浅水环境及阳光充足的干燥气候条件。该处裂缝较为细微。
图为泥裂
3.韵律层
韵律层又称韵律层理是在砂泥互层的水平层理中由不同颜色、不同成分、不同粒度的单层在厚度较薄时（小于4－5mm）所形成的纹层状互层。
图为韵律层
我们所见的韵律层主体分为三层，从上到下大致分别为紫色、灰白色、浅绿色。这反映的其实是该区域漫长沉积过程中环境的大尺度的气候变化。如底层浅绿色为还原环境，表明当时海水较深，岩石层处于海平面以下处于缺氧环境，铁等金属元素未被氧化而保留原色。中间一层岩层为灰白色，是在干旱情况下形成。顶部紫色岩层产生于极度氧化的环境。
4．岩墙
考察的终点是一条延伸很长的岩墙。
岩墙又称为岩脉，是岩浆沿围岩的裂缝挤入后冷凝形成的，为切穿围岩层理或片理的岩浆岩侵入体，是一种不整合侵入体。由于地质构造的影响，地壳深部熔融岩浆上升到地壳的上层(并不到达地表)，经缓慢冷却形成暗色岩体，与岩层呈穿插关系。
图为岩墙
尽管之前已经见到不少的岩墙，但都不如这里来得直观和美丽。图中岩层具有清晰的黑白分界。白色部分为该处本身形成的石英岩。黑色部分为地底岩浆沿裂缝挤入冷凝形成的岩体。
三
感想
作为一名地道的文科生，我对A类偏理工院系开设的通选都有一种莫名的恐惧。地球与空间作为极少数的一门与地理沾了点边的课程给了我一点自信，也给了我一些机会。
学习过六年地理，在课本上、题海里学过一些地质岩石的基础知识，也看过不少地质构造、地貌形态的图片，但只有当我真正走近那些活在我纸上多年的石头时，我才真正能够去理解那些知识。
我想用几个关键词来做这次野外实地考察的总结：
亲见
自入学后第一次正式地踏入大自然。欣喜于山林、细叶、蓬草、昆虫，但更令我入迷的是岩石本身。有着规律的波状起伏的波痕的岩块，有着不规则裂缝纹路的泥裂岩石，特别是最后所见的有着显著岩性差异而两侧黑白分明岩墙，让人感叹大自然的鬼斧神工，在漫长的演化中创造出人工永远难以复制的美。
2
自然之美
自入学后第一次正式地踏入大自然。欣喜于山林、细叶、蓬草、昆虫，但更令我入迷的是岩石本身。有着规律的波状起伏的波痕的岩块，有着不规则裂缝纹路的泥裂岩石，特别是最后所见的有着显著岩性差异而两侧黑白分明岩墙，让人感叹大自然的鬼斧神工，在漫长的演化中创造出人工永远难以复制的美。
图为本文作者所领略的自然之美
3
漫长
这是整个考察过程中领队学长提及的最多的词。印象最深的是韵律层。从浅绿色到灰白色再到紫色，从还原环境到氧化环境，这样一个小小的韵律层构造，记录的却可能是随海平面变化，整片区域从海域环境逐渐出露接触到氧气的漫长历史时期，这可能需要很多个几十万年。
这里每一块岩石所代表的时间尺度大概都需要以百万年计。而这也许也正是岩石本身的一大魅力——让人最直观真切地感受到地球空间环境演化的漫长，发觉人类面对自然的渺小，进而对自然真正心生敬畏。
思岐 编辑 / 钰涵 校对
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