少林水库的工程地质问题
⑴ 路线六 玄天庙—少林水库—少林水库西山
1.实习内容
(1)观察罗汉洞组底部含砾石英岩、郭家窑组混合岩化片麻岩,测量各岩层产状;
(2)分析罗汉洞组与郭家窑组地层的接触关系;
(3)参观少林水库,了解水库的工程地质条件;
(4)观察窗棂构造、蚀变中性岩脉;
(5)观察五佛山群马鞍山组与嵩山群五指岭组地层的接触关系,分析中岳运动的性质;绘制中岳运动遗迹剖面示意图。
2.观察点和观察内容
No.1玄天庙小学东15m处
主要内容:观察嵩山群罗汉洞组底部含砾石英岩、登封群郭家窑组混合岩化片麻岩,测量各岩层产状。分段嵩山群罗汉洞组底部含砾石英岩与登封群郭家窑组混合岩化片麻岩二者之间为绢云石英片岩。罗汉洞组与郭家窑组地层为角度不整合接触,马杏垣认为绢云石英片岩是嵩山群沉积之前的登封群古风化壳,嵩山群与绢云石英片岩的接触面既是不整合面,又是构造滑动面和古风化界面。罗汉洞组与郭家窑组地层的角度不整合接触关系代表了嵩阳运动。“嵩阳运动”是张伯生、冯景兰于1950年发现并创立,代表的是登封群形成之后嵩山群形成之前的构造运动。由于多期变形和变质作用的影响,嵩阳运动的不整合接触关系不如晚期的构造运动的不整合接触关系明显。但是从区域角度考虑,嵩阳运动角度不整合的标志还是十分清晰的,主要的标志有:嵩山群与登封群构造格局完全不同,嵩山群的主体是南北向,登封群的主体是东西向;登封群有强烈的混合岩化,嵩山群仅受到较轻微的区域变质作用,没有遭受混合岩化;登封群的原岩主要是中基性的岩浆岩,嵩山群的原岩大部分是沉积岩。
登封群郭家窑组主要由条带状混合岩、黑云斜长片麻岩组成,顶部见有二云母片麻岩、千糜岩化黑云斜长片麻岩,其中夹有白云石英片岩、黑云母片岩。产状:SW230°∠65°。登封群郭家窑组混合岩化片麻岩:岩石破碎,镜下有碎裂变质岩的特征,长石大多被压碎,白云母有波光消光或折劈构造,属于动力变质岩。远离罗汉洞组底界面的岩石,碎裂程度降低,逐渐过渡为条带状混合岩化黑云母斜长片麻岩。
嵩山群罗汉洞组底部为含砾石英岩,变余砂砾状结构,变余层状构造,砾石成分主要有片麻岩、脉石英及赤铁石英岩,呈椭圆形,砾径最大者约5cm,小者0.5cm,一般在1cm左右。砾石长轴方向与片理平行。产状:SW280°∠82°。嵩山群罗汉洞组底部含砾石英岩:灰白色、银白色,矿物成分以灰白色粒状石英为主,次要矿物有银灰色细鳞片绢云母。砾石成分主要为白色脉石英和细粒石英岩。粒径以0.5~1cm为主。具鳞片变晶结构,片状构造、变余层理构造,砾石长轴平行片理排列。
介于登封群与嵩山群之间有一套动力变质岩,镜下可见碎裂变质岩的特征,长石被压裂,白云母具波状消光或者折劈构造,它是嵩山群变形时底部剪切带的组成部分。因此,嵩山群与登封群之间接触面既是不整合面,又是古风化面,还是高山底面的滑动断裂面,即“三位一体”。
No.2少林水库
主要内容:参观少林水库,了解水库各组成部分的作用,调查了解水库的地质工程条件
少林水库位于登封市西北8km,少林寺东南4.5km,太室山与少室山之间的峡谷地带,少林寺河之上。属于淮河流域的颍河水系,控制流域面积41km2,为中型水库。水库于1958年10月至1960年5月第一期施工,1971年续建并完成主体工程,1979年6月至1983年6月完成加固大坝工程。水库设计库容960万立方米。
少林水库位于出水谷口小、蓄水库盆大的有利地形,上游为少林寺河。大坝为土石混合坝,坝的右肩建在嵩山群五指岭组石英岩上,岩性较坚固。不利的构造条件是通过一条近南北方向的断层,岩石较破碎,有渗漏现象。坝的左肩建在洪积扇后缘的巨厚砾石层上,高洪水位时可能渗漏。长期以来少林水库蓄水量不大,达不到设计要求,可能与上述工程地质条件不利有关。该水库主要用作城镇供水,少量用于农业灌溉。水库建有拦河坝、溢洪道,坝上有放水闸门,坝下有一套输水管道将水输往灌溉区及登封市水厂。
下面简要介绍水库的基本知识以及与修建水库所需具备工程地质条件。
水库是建立在河流上的一种水利设施。用以防洪灌溉、养殖和提供工业水源。水库以蓄水体积计算大小,大者可蓄水几亿或上百亿立方米;小者仅达百万立方米或十几万立方米。水库的实际效益以发挥综合功能为目标,既能调节水量、蓄水灌溉,又能养殖和进行发电。
(1)坝的分类:根据坝的建筑材料分土坝、石坝、土石坝及混凝土坝,根据坝的结构分重力坝、拱坝。少林水库坝属重力坝。
(2)水库的组成:水库的主体由横穿河谷拦截流水的坝体、放水洞和溢洪道组成,一般称水库三大件。其他配套工程有放水闸门和渠道工程、渠道网、发电网、输水洞及发电厂房设施等。大型水库还要有船舶停靠码头、通航用船闸(如三峡水库)以及养殖用的设施等。
(3)水库的总库容:决定于选定坝址以上流域面积内的年径流量和坝体的高度,水库的实际效益决定于兴利库容,即死库容(垫底部分)与防洪库容间所调节的水量部分,它决定于当年水库的来水量。因此坝址的位置和坝体的高度是受经济效益和自然条件制约的。总之,经济上必须是合理的,技术上必须是可靠的。
(4)水库的工程地质条件:修建水库时,首先考虑有利地形,收口要小,选择大水库容量,节省建筑材料。坝基要稳固,坝基坝肩岩性良好,避开不良因素,如滑坡、崩塌等,防止坝肩和库区的渗漏。淹没区要求尽量减少损火,淤积物要少,保证一定的库容量。水库被水淹没的地区,要查清地质构造特征,不能漏水。关键部分是坝址下面的构造、岩性等特点,从工程地质考虑其防震性、抗压性和稳定性,特别要防止坝体渗透。从水文地质上要考虑库体周围补给关系的变化,防止因地下水位提高而引起土地盐碱化。如果是大型水库,还要根据工作区的地质条件选择筑坝材料和解决铁路、公路选线的问题。
(5)大坝的主要工程结构及用途:坝闸用来挡水,库区用来蓄水,溢洪道用来泄洪,渠道用来灌溉。
总之,在论证水库设计方案的合理性时,选择坝址的地点要从地质条件上作充分论证,因此,地质人员要加强地表地质和钻探工程等方面的工作。
No.3少林水库溢洪道
主要内容:观察窗棂构造,描述岩脉的成因及岩性,分析追踪张节理的力学性质
少林水库溢洪道所在地层为五指岭组石英岩和绢云石英片岩,发育有窗棂构造。这是地质力学的术语,是指在岩石表面上平行排列的一系列圆柱形或波状起伏的构造。
在溢洪道上可见棕褐色蚀变中性岩脉(图6-3),西壁宽约8m,东壁较小,细晶正长岩岩脉沿“X”剪节理追踪侵入。中性岩脉沿追踪张节理呈锯齿状侵入到五指岭组石英片岩中。中性岩矿物成分:长石含量为60%,暗色矿物15%,磁铁矿15%,石英5%。长石因蚀变难以进行化学分析,K2O的含量为10.33%,SiO2的含量为62.8%。镜下观察,主要为绢云母和斜长石,具脱玻晶交代假象交织结构,块状、杏仁状构造。斜长石均已蚀变成绢云母,仅留假象。次生物主要有泥质、铁质、石英、绢云母。此岩新鲜面为深肉红色,沿裂隙经铁染后为深紫红色,细粒结构,块状构造,矿物因遭受蚀变,长石已云母化,暗色矿物也蚀变为绢云母和绿泥石。
图6-3 少林水库溢洪道中性岩脉追踪张节理素描图
此点可见两组共轭剪节理,其特征明显,由于受剪应力的作用,一组发育,另一组次之。同时又受到张应力的影响,沿两组剪节理产生了特有的追踪张节理现象。剪节理与张节理的特征明显,剪节理面平直光滑,追踪张节理面参差不齐,呈锯齿状。根据力学性质分析,应是受东西向的挤压力形成追踪张节理现象。因此,该追踪张节理实为剪应力与张应力复合作用的产物。
No.4少林水库西山脊
主要内容:观察五佛山群马鞍山组与嵩山群五指岭组地层的接触关系,分析中岳运动的性质,绘制中岳运动遗迹剖面示意图
五佛山群马鞍山组:为一套底砾岩和肉红色中粒石英砂岩,有轻微变质现象。沉积旋回清楚,波痕、泥裂发育,厚度大。底砾岩颜色为暗紫红色,砾状结构,巨厚层状构造,砾石成分简单,主要为石英岩,其次为片麻岩、花岗岩及脉石英。砾石磨圆度多为次圆状,分选性差,砾径最大者可达52cm,最小者5cm,一般为10~20cm。胶结物为硅质和铁质,胶结类型为接触式。产状:NW340°∠15°。砾岩之上为肉红色石英岩,岩石节理发育,风化后形成陡崖。山坡上分布有大小不等的岩块,有一些巨大的岩块,多为砾岩,沿山坡形成倒石堆崩积物。
嵩山群五指岭组:为一套由绢云母石英片岩、千枚岩、石英岩组成的浅变质岩系。岩层褶皱强烈,产状近于直立,交错层理发育。此处的绢云石英片岩为灰紫色,鳞片变晶结构,片状构造,主要矿物成分为石英和绢云母,含有少量赤铁矿等。产状:NE80°∠87°。岩层褶皱强烈,交错层理发育,与上覆岩层呈明显的角度不整合接触,为中岳运动产生的结果。
五佛山群马鞍山组与嵩山群五指岭组地层呈角度不整合接触,不整合面起伏不平,具古风化剥蚀面特征,代表一次强烈的构造运动———中岳运动。中岳运动是嵩山群褶皱隆起,经过风化剥蚀后,到中元古代时该地区再次下沉,开始接受五佛山群的滨海—浅海相沉积。因两套地层形成环境不同,产状及岩性差异大,有底砾岩存在,是典型的角度不整合接触关系,为“中岳运动”的结果。
图6-4 少林水库西中岳运动遗迹示意图
3.思考题
(1)中岳运动的形成时代是什么?
(2)底砾岩是如何形成的?
⑵ 少林寺 为什么适合工程地质实习
地形比较复杂啊
⑶ 登封嵩山地质博物馆的馆藏文物
根据中华人民共和国地质矿产部令第21号《地质遗迹保护管理规定》(1995年5月4日发布施行),“嵩山地质遗迹”应属于第二章地质遗迹的保护内容第七条第一款“对追溯地质历史具有重大科学研究价值的典型层型剖面(含副层型剖面)、生物化石组合带地层剖面、岩性岩相建造剖面及典型地质构造剖面和构造形迹”中的“典型层型剖而和典型地质构造和构造形迹”类地质遗迹。
依据嵩山地区助质遗迹的分布特点,确定对构造遗迹点采用点保护,对“五代同堂”典型层型剖面采用线保护,确立了8个保护点,9条保护线。17个保护对象分布在嵩山地区东经112°45ˊ至113°18ˊ,北纬34°18ˊ,至34°40ˊ,至34°40ˊ的2000多平方公里范围内。遗迹保护点的范围确定,以出露最佳部位为基准点,通过不整合接触界面走向画轴线,划定保护范围。
剖面保护线的确定,依据出露最佳部位及地理状况自起点到终点划定剖面线长度,平行剖面线向两侧各延伸50米为保护范围,具体保护地点(段)及范围如下:
(1)“嵩阳运动”(代号SGl)、“中岳运动”(代号SG2)、“少林运动”(代号SG3)构造遗迹点保护面积
SGl-1登封市龙山头不整合遗迹保护区面积l00000㎡
SG1-2登封市北玄天庙不整合遗迹保护区面积229400 ㎡
SG1-3登封市石船北不整合遗迹保护区面积480㎡
SG2-1少林水库水坝西山坡不整合遗迹保护区面积180000 ㎡
SG2-2少林水库尖哨不整合遗迹保护区面积750000 ㎡
SG2-3少林水库大岭不整合遗迹保护区面积500000 ㎡
SG3-1少林寺西山不整合遗迹保护区面积500000 ㎡
SG3-2少林寺塔水磨不整合遗迹保护区面积400000 ㎡
(2)“五代同堂”典型层型地层剖面遗迹保护区(代号SD)保护面积
SDl登封君召北石牌河—老羊沟太古界登封群地层剖面遗迹保护区长期2800m,面积280000 ㎡。
SD2登封罗汉洞—峻极峰下元古界嵩山群罗汉洞组地层剖面遗迹保护区长2100,宽l00m,面积210000 ㎡
SD3登封猎渔沟—张庄下元古界嵩山群五指岭组地层剖面遗迹保护区长2650m,宽100m,面积265000 ㎡
SD4登封庙坡山下元古界嵩山群庙坡组地层剖面遗迹保护区长100m,100m,面积1l0000 ㎡
SD5登封小花峪下元古界嵩山群花峪组地层剖面遗迹保护区长1550m,宽100m,面积155000 ㎡
SD6登封君召北峡口—偃师佛光峪乡何瑶中元古界马鞍山群、五佛山群地层剖面遗迹保护区长3000m,宽100m,面积300000 ㎡
SD7登封关口—巩义涉村古生界寒武系、奥陶系、石炭系地质剖面遗迹保护区长6100m,宽100m,面积610000 ㎡
SD8登封新新煤矿—陈楼古生界二叠系、中生界三叠系地层剖面遗迹保护区长3600m,宽l00,面积360000 ㎡
SD9登封告成贾沟中生界三叠系、新生界第三系、第四系地层剖面遗迹保护区长4800m,宽100m,面积480000 ㎡
地质遗迹保护区总面积5429880 ㎡ 嵩山地区地层区划属华北区豫西分区嵩箕小区,地层出路齐全,几乎出露了华北各时代的地层,层序清楚。出露有太古代、元古代、古生代、中生代、新生代五个地质时代的地层,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。
登封群(Ar)分布于登封城至鞍坡山以西,总体呈东西向展布,构成登封大背斜的核部,同时呈现许多向北伸展的分支,一条深入嵩山腹地,一条分布于登封城至十里铺一带,往西在莲花寺,如风庵及挡阳山、鞍坡山以西都有向北伸出的登封群分布,它们构成一系列向北北东倾伏的主要由嵩山群复背斜的核部。
登封群的研究始于解放初期,张伯声发表的《嵩阳运动和嵩山区的五台系》一文把不整合于嵩山石英岩下的片麻岩称为“泰山杂岩”(张伯声,1951)。后来,马否垣(1957)命名“登封杂岩”,登封群始得名。1964年1:20万临汝幅区测在登封市西部君召老羊沟—石牌河一带建立嵩箕小区太古界标准剖面。
中岳运动使嵩山群谐调产生紧密走向近南北,轴面向西倾斜、向东倒转的复式背斜和复式向斜,其内部构造极其复杂,不同等级或尺度的构造形迹在一起,不同世代、不同成因的形变和地质事件叠置,构造形迹极其复杂,为构造解析及研究提供了从手标本到大型构造范围的实验场。
嵩山群各组剖面保护区段选在出露齐全的四个地段 SD2罗汉洞一峻极峰下元古界嵩山群罗汉洞组地层剖面;SD3猎渔沟—涨庄下元古界嵩山群无指岭组地层剖面;SD4庙坡山下元古界嵩山群庙坡组地层剖面;SD5小花峪下元古界嵩山群花峪组地层剖面。 元古界马鞍山群、五佛山群剖面
马鞍山群Pt2mn分布在本区广大地区,岩层近东西向延伸(见地形地质图),划分为上、下亚群两部分,为一套滨海—浅海相陆源碎屑沉积,底部砂砾岩,局部见巨砾,岩性较单一,层位稳定,为紫红色中厚—巨厚层状中—粗粒石英岩状砂岩。(见图6-1-9)与下伏嵩山群呈角度不整合。
五佛山群分布在木区嵩山西坡到偃师佛光峪一带,为浅海相陆源碎屑沉积,岩性主要为灰色、背色中厚—薄层石英砂岩、粉砂岩及泥页岩建造,自下而上划分为葡萄峪组、骆驼畔组、何家寨组。与上覆地层寒武系辛集组呈角度不整合关系,此为少林运动的不整合面。
对于少林运动在五佛山区所形成的构造形态,马杏垣教授等建立了“重力滑动构造系统”。下伏系统是登封群、嵩山群和马鞍山群;葡萄峪组为主润滑层,底面为主滑面;骆驼畔组、何家寨组属于滑动系统。重力滑动构造使本区产生了特有的“飞来峰”和“构造窗”及许多滑动构造景观。选取露头好,层序完整的峡口—何瑶剖面做为马鞍山群、无佛山群保护段。
本区由于晚元古时期叶舞运动使嵩箕地区隆起,处于受剥蚀状态,大部分地段缺失震旦纪沉积,仅南部有罗圈组的出露。 区内第三系分布零星,多为第四系覆盖,少量沟谷中可见露头,多分布在山前丘陵岗坡地带,根据岩性特征和岩层上下接触关系,分为下第三系陈宅沟组(Ec)和上第三系洛阳组(NI)。陈家沟组在告城李家外、肖家沟一带出露较好,发育完整,为一套碎屑沉积建造,洛阳组主要分部于西部登封周家沟、北旨村、大龙屋等沟山前垄岗带,为一套碎屑岩沉积建造,为山麓洪积—湖泊沉积环境。
第四系分布广泛,出露面积广,约占本区的40%,主要分布于颖河两岸和嵩山南北两侧的山麓地带,由松散的碎屑沉积物组成,局部呈半胶结状态。各统地层发育较好。出露齐全,成因类型复杂。以冲积、洪积、冰碛为主,次风积、残积、坡积、沼泽及牛轭湖沉积等,多为复合成因类型,是研究第四纪地质的良好区域。区内黄土、砂、砾层发育,其中赋存丰富的粘土矿和砂矿。根据古生物组合,成因类型、岩性岩相、地貌特征、层位关系和考古资料等,第四系划分为下更新统(Qlgl),中更新统(Q2al-pl),上更新统(Q3al),全新统(Q4),各地层剖面。
第三系、第四系剖面保护地选在出露、发育良好的登封告成李沟唐庄一带。 岩石(含沉积岩、火山岩、变质岩及特有成分结构、构造)区内岩浆岩主要为中基性岩脉或岩墙及花岗岩体,主要为嵩阳期、中岳期构造运动伴随的岩浆侵入。
太古代侵入岩为闪长岩、斜长花岗岩、辉绿玢岩,呈小岩株或脉岩产出 侵人各类片麻岩或者老岩体内,一般数米至数十米,大者300-400米,岩石深受变质,片理发育。
早元古代末伴随中岳运动的岩浆活动,根据侵入时间的前后,可分两个序列。基性岩体—伟晶岩脉—石英脉系列,以及花岗岩—辉绿岩—石英斑岩系列。形成两个较大的岩体——石称花岗岩体、向家寨花岗岩体。其它均沿裂隙贯入,形成岩脉或岩墙。石称花岗岩体出露面积约70km2,侵入到嵩山群中;白家寨花岗岩体出露约4km2,被马鞍山群不整合覆盖。两个岩体代表了中岳运动晚期的异地花岗岩。 嵩山地区近三十亿年的地壳发展历史,可分成太古宙(登封群Ar)、早元古界(嵩山群Pt1)、中元古界(马鞍山群、五佛山群)及显生宙四大阶段或巨旋回。每个阶段都有其独特的地质事件组合,特别是地壳运动的多幕性,留下多期变形的构造特征,构成各自的形变历史序列。
根据嵩山地区不同时期的沉积建造及各建造之间发生的构造运动,将区内沉积划分为四个构造巨旋回,八个构造旋回和四个构造亚旋回。
重要矿床
古采矿遗址
冰川地质
地质灾害
工程地质
水文地质 地貌景观(岩熔地貌、冻融地貌、冰川地貌、(现丹霞) 地貌、风成地貌(雅丹、风积)、火山地貌、海岸地貌、黄岗岩地貌、砂岩峰林地貌、变质峰林地貌、土石林地貌、峡谷地貌、构造地貌)
嵩山有七十二峰。峰峰有名,峰峰有典,峰蜂峻拨,峰峰诱人。山中涌泉、天溪、飞瀑、龙潭,细流滚涌、珠雾飞溅。青山绿水构绘了嵩山既雄伟又秀丽的景色。嵩山素有二十景,以诗为证:“月满嵩门正中秋,轩辕早行雾中游。颖水春耕田歌起,夏避箕阴溽暑收。石淙河边堪会饮,玉溪台上垂钓钩。余雨少室观晴雪,瀑布崖前墨浪流。龙潭贯珠琼浆飞,嵩阳洞天景色幽。少室夕照垂金线,御寨落日苍谷口。石池高耸云崖畔,石僧迎宾座山头。石笋闹林柏涛滚,珠帘飞瀑震山吼。高峰虎踞云天啸,猴王观天盼解咒。熊山积雪称奇观,峻极远眺大池悠。” 嵩山景色惊险处让人魂飞魄散,迷人处使人逗留忘返。奇观令你盘桓,佳致命你留连。而此,自古以来吸引了众名帝王将相、文人学士、高僧名道、骚人墨客等来嵩山禅祭、隐居、传道、讲学、习武、游览,成为世人向往的游览胜地。 组合情况(景系、景群、景点、景物) 分布情况
特征性(与国内、外比较)
保护状态
形成史
嵩山国家地质公园范围内,主要保护清晰、完整保存下来的嵩山地区近三十亿年地壳历史发展重要转折时期的三次前寒武纪造陆和造山运动——嵩阳运动“(23亿年±), “中岳运动”(18.5亿年±),“少林运动”(5.7亿年±),所形成的角度不整合接触界面及典型构造形态遗迹;嵩山地区小范围内连续、完整出露的太古代、元古代、古生代、中生代、新生代五个记录着地质构造演变历史的变质岩、沉积岩地层层序,即地学界称之的“五代同堂”,以及各期构造运动形成的地质地貌景观。
⑷ 少林水库的资料关于其修建时间,地质、水文等一些地质水利上的资料!!
少林水库位于河南省登封市城关镇郭店村下游400m处的少阳河上,属淮河流域沙颖河水内系,控制流域面积41km2,总库容容1154万m3,是一座以防洪为主,兼顾城市供水、灌溉、养殖等综合利用的中型水库。
该水库于1958年10月动工兴建,1960年5月停工,完成坝高20m。1971年8月续建加高,1972年10月竣工,最大坝高40.35m。水库主要建筑物包括大坝、溢洪道和输水洞等部分,均为Ⅲ级建筑物。
⑸ 教学点的内容和要求
1.观察登封岩群与嵩山群之间的角度不整合(嵩阳运动)
位置:玄天庙小学东15m处(图3-16)。
图3-16 玄天庙地质略图
(据马杏垣,1981)
1—第四系;2—嵩山群罗汉洞组;3—登封岩群;4—岩石类型及其分界线(Ⅰ—片麻岩,Ⅱ—碎裂岩化或糜棱岩化的片麻岩,Ⅲ—千糜岩化片麻岩,Ⅳ—石英岩);5—花岗质脉体;6—似斑状花岗岩;7—层理产状;8—片理产状;9—片麻理产状;10—不整合线;11—第四系与基岩界线;12—断裂。等密图分别表示片麻理、片理、嵩山群层理的方位
内容与要求:
1)观察登封岩群郭家窑组与嵩山群罗汉洞组岩性特征及测量各岩层产状。
2)确定登封岩群与嵩山群之间的接触关系。
登封岩群郭家窑组岩性:主要由条带状混合岩、黑云斜长片麻岩组成,顶部见有二云母片麻岩、千糜岩化黑云斜长片麻岩,其中夹有白云石英片岩、黑云母片岩。产状:230°∠65°。
嵩山群罗汉洞组:底部为含砾石英岩,变余砂砾状结构,变余层状构造,砾石成分主要有片麻岩、脉石英及赤铁石英岩,呈椭圆形,砾径最大者约5cm,小者0.5cm,一般在1cm左右。砾石长轴方向与片理平行。产状:280°∠82°。
介于登封岩群与嵩山群之间有一套动力变质岩,镜下可见碎裂变质岩的特征,长石被压裂,白云母具波状消光和折劈构造,它是嵩山群变形时底部剪切带的组成部分。
因此,嵩山群与登封岩群之间接触面既是不整合面,又是古风化面,还是嵩山底面的滑动断裂面,即“三位一体”(图3-17)。
图3-17 玄天庙地质剖面
(据马杏垣等,1981)
①条带状混合岩化黑云母斜长片麻岩,局部片理化;②片理化黑云斜长片麻岩;③紫红色绢云母石英片岩(千糜岩);④灰绿色千糜岩化黑云母斜长片麻岩;⑤灰色白云母石英片岩(千糜岩),偶见长石碎斑;⑥千糜岩化黑云母斜长片麻岩,局部保存条带残余;⑦含砾石英岩。罗汉洞组底部为示意性的断层
2.观察嵩山群五指岭组与五佛山群马鞍山组之间的角度不整合(中岳运动)
位置:少林水库西山陡崖处。
内容与要求:①观察嵩山群五指岭组与五佛山群马鞍山组岩性特征及测量两套地层产状;②观察五指岭组与马鞍山组的地层接触关系;③画接触关系素描图。
提示:
1)嵩山群五指岭组为一套由绢云石英片岩、千枚岩、石英岩组成的浅变质岩系。岩层褶皱强烈,产状近于直立,交错层理发育。此处的绢云石英片岩为灰紫色,鳞片变晶结构,片状构造,主要矿物成分为石英和绢云母,含有少量赤铁矿等。产状:80°∠86°。
2)五佛山群马鞍山组为一套底砾岩和肉红色中粒石英砂岩,有轻微变质现象。沉积旋回清楚,波痕、泥裂发育,厚度大。底砾岩颜色为暗紫红色,砾状结构,巨厚层状构造,砾石成分简单,主要为石英岩,其次为片麻岩、花岗岩及脉石英。砾石多为次圆状,分选性差,砾径最大者可达50cm,最小者5cm,一般为10~20cm。胶结物为硅质和铁质,胶结类型为接触式。产状:335°∠15°。
因两套地层形成环境不同,产状及岩性差异大,有底砾岩存在,故为典型的角度不整合接触,为“中岳运动”的结果(图3-18)。
3.观察细晶正长岩岩脉的追踪张节理现象
位置:少林水库溢洪道内。
内容与要求:①描述中性岩脉的成因及岩性;②观察追踪张节理(图3-19),分析其力学性质。
提示:
1)此处中性岩脉沿追踪张节理展布,呈锯齿状侵入到五指岭组石英片岩中。中性岩矿物成分:长石含量为60%,暗色矿物15%,磁铁矿15%,石英5%。长石因蚀变难以进行化学分析,K2O的含量为10.33%,SiO2的含量为62.8%。此岩新鲜面为深肉红色,沿裂隙经铁染后为深紫红色,细粒结构,块状构造,矿物因遭受蚀变,长石已云母化,暗色矿物也蚀变为绢云母和绿泥石。
图3-18 少林水库西山脊五指岭组(Pt1w)与马鞍山组(Pt2m)角度不整合剖面素描
2)此点可见的两组共轭剪节理较清楚,其特征明显,受剪应力的作用,一组发育,另一组次之。同时又受到张应力的影响,沿两组剪节理产生了特有的追踪张节理现象。剪节理平直光滑,追踪张节理面参差不齐,呈锯齿状。根据力学性质分析,应是受东西向的挤压力形成追踪张节理现象。因此,该追踪张节理实为剪应力与张应力复合作用的产物(图3-20)。
图3-19 少林水库溢洪道中性岩脉追踪张节理现象剖面素描
图3-20 水平挤压力作用形成的背斜与向斜中节理发育示意
(据张文佑,1978)
a—斜剪节理;b—剪节理及纵、横追踪张节理
4.参观少林水库
内容与要求:①参观水库的各组成部分,并了解其作用;②调查了解该水库的工程地质条件;③介绍水库的基本知识。
提示:
1)少林水库位于登封市城西北8km,少林寺东南4.5km,太室山与少室山之间峡谷地带的少林寺河(或少溪河)上,属淮河流域的颍河水系。控制流域面积41km2,属中小型水库,库容设计为960×104m3。水库于1958年10月至1960年5月第一期施工,1971年续建并完成主体工程。1979年6月到1983年6月完成加固大坝工程。该水库主要用作城镇供水,少量用于农业灌溉。水库建有拦河坝、溢洪道,坝上有放水闸门,坝下有一套输水管道将水输往灌溉区及登封市水厂。
2)该水库具出水谷口小、蓄水库盆大的有利地形及工程地质条件,其上游为少林寺河。大坝为土石混合坝,坝的右肩建在嵩山群五指岭组石英片岩上,岩性较坚固。不利条件是水库建在一条近南北方向的断层上,岩石较破碎,有渗漏现象,坝的左肩建在了洪积扇后缘的巨厚砾石层上,渗漏严重。据调查,少林水库长期蓄水量达不到设计要求,与上述的工程地质条件有关。
3)水库基本知识与工程地质条件:
水库是建立在河流上的一种水利设施,用以防洪灌溉、养殖和提供工业水源。水库以蓄水体积计算大小,大者可蓄水几亿或上百亿立方米;小者仅达百万立方米或十几万立方米。水库的实际效益以发挥综合功能为目标,既能调节水量、蓄水灌溉,又能养殖和进行发电。
坝的分类,根据坝的建筑材料分土坝、石坝、土石坝及混凝土坝,根据坝的结构分重力坝、拱坝。该水库坝属重力坝。
水库的主体由横穿河谷拦截流水的坝体、放水洞和溢洪道组成,一般称水库三大件。其他配套工程有放水闸门和渠道工程、渠道网、发电网、输水洞及发电厂房设施等。大型水库还要有船舶停靠码头、通航用船闸(如三峡水库)以及养殖用的设施等。
水库的总库容决定于选定坝址以上流域面积内的年径流量和坝体的高度,水库的实际效益决定于兴利库容,即死库容(垫底部分)与防洪库容间所调节的水量部分,它决定于当年水库的来水量。因此坝址的位置和坝体的高度是受经济效益和自然条件制约的。总之,经济上必须是合理的,技术上必须是可靠的。
水库被水淹没的地区,要查清地质构造特征,不能漏水。关键部分是坝址下面的构造、岩性等特点,从工程地质考虑其防震性、抗压性和稳定性,特别要防止坝体渗透。从水文地质上要考虑库体周围补给关系的变化。防止因地下水位提高而引起土地盐碱化。如果是大型水库,还要根据工作区的地质条件选择筑坝材料和解决铁路、公路选线的问题。
水库的工程地质条件是:修建水库时,首先考虑有利地形,收口要小,选择大水库容量,节省建筑材料。坝基要稳固,坝基坝肩岩性良好,避开不良因素,如滑坡、崩塌等,防止坝肩和库区的渗漏。淹没区要求尽量减少损失,淤积物要少,保证一定的库容量。大坝的主要工程结构及用途:坝闸用来挡水,库区用来蓄水,溢洪道用来泄洪,渠道用来灌溉。
总之,在论证水库设计方案的合理性时,选择坝址的地点要从地质条件上作充分论证,因此,地质人员要加强地表地质和钻探工程等方面的工作。