“沉積學基礎”課程野外教學點的建設和意義

張元福，王紅亮

中國地質大學（北京）能源學院， 北京 100083

實踐教學

“沉積學基礎”課程野外教學點的建設和意義

張元福，王紅亮

中國地質大學（北京）能源學院， 北京 100083

“沉積學基礎”是一門以自然地質現(xiàn)象為基礎的大學本科課程，野外實踐對教學目標的實現(xiàn)具有重要作用。本文圍繞完善硅化木地質公園野外教學點的目標，深入探討野外教學點建設過程中遇到的問題和建設步驟，基于野外教學的特點，精煉教學內容和優(yōu)選教學路線，并提出“野外教學和理論教學內容互補”等野外教學設計的基本原則。通過完備的野外教學，逐步將過去的認知型為主的教學體系轉變?yōu)樘剿餍院驼J知性并重的教學體系，豐富了“沉積學基礎”的教學模式，取得了良好的教學效果，也為相關地學類課程的實踐課程設計提供了參考。

沉積學；硅化木；野外教學；教學模式

作為一門理論性和實踐性都很強的課程，“沉積學基礎”是石油地質專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課。其野外實踐環(huán)節(jié)對課程的教學效果具有至關重要的作用。但由于條件和課時限制，野外實踐教學重視程度不夠，極大地影響了教學效果。本文以校級教學改革為契機，以延慶硅化木國家地質公園實踐教學點為依托，基于野外教學的特點，進行合理的野外作業(yè)設計。使學生掌握沉積巖的概念、基本特征、沉積巖的形成機理、陸源碎屑巖及碳酸鹽巖的結構構造、主要巖石類型及其特征和成因、主要沉積相模式等沉積學的基本理論和基礎知識，掌握沉積巖研究和鑒定的基本技能，為后續(xù)課程的學習以及畢業(yè)后的生產和研究活動打下扎實的基礎。

一、實踐教學點地質情況

考察區(qū)距延慶縣城約45km，位于北京市延慶縣東北部的千家店鎮(zhèn)辛柵子村北坡的硅化木國家地質公園中心區(qū)及其附近。盆地的形成時期為中生代中晚侏羅世時期，主要充填序列為上侏羅統(tǒng)土城子組（J31），形成時間約156～139M a。土城子期在南北向擠壓構造背景下形成了復雜的地質結構和盆地分割，形成了許多山間坳陷盆地。這些構造體系，尤其是走滑正斷層系是形成侏羅世時期“花盆”盆地的主要構造控制單元，也是層序地層形成的重要控制因素?！盎ㄅ琛迸璧匚挥谘嗌今薨檸Щㄅ瑁暮０捡薜臇|側，出露地層主要為中元古代薊縣系霧迷山組和中生代侏羅系土城子組。霧迷山組巖性為一套白云巖、硅質條紋—條帶及團塊白云巖組合。土城子組不整合于霧迷山組之上，為盆地主要的充填地層序列。巖石組合主要為淺綠色頁巖、含粉砂頁巖、淺綠色—暗紫色含角礫凝灰?guī)r、凝灰質粗砂巖、凝灰質細砂巖、粉砂巖、復成分礫巖，少量粗面安山巖、安山巖、復成分火山角礫巖等；在淺綠色頁巖及含粉砂頁巖中發(fā)育有硅化木化石群。

二、實踐教學內容

北京延慶硅化木地質公園的中生界碎屑巖和元古界的碳酸鹽巖沉積，前者為陸相的辮狀河沉積體系及湖相沉積體系為主；后者以海相為主。野外教學內容的重點包括硅化木公園中心區(qū)的湖相沉積，扇三角洲沉積和辮狀河沉積，公園北側中生界與元古界之間的邊界斷層及中生界沖積扇沉積，層間斷層、穹窿、單斜、背斜及大型浪成波痕等構造現(xiàn)象及沉積現(xiàn)象的認識。通過野外實地考察，使學生認識邊界斷層、沖積扇、扇三角洲及辮狀河的特征，認識斷層、單斜、穹窿背斜等構造現(xiàn)象及濱淺海的沉積構造特點，為室內理論學習進行有益的補充。

1.陸相層序地層教學

本區(qū)層序地層具有陸相層序的典型特征，發(fā)育正常的湖泊層序，同時也發(fā)育火山事件層序。具有“體系域發(fā)育規(guī)模有限，湖退體系域發(fā)育，以及發(fā)育大型沖刷面”等典型的陸相層序特征。其中底部層序為典型的、受構造和氣候控制的正常湖泊層序；中部和上部層序為火山事件層序。每套火山事件層序以火山事件周期為層序周期，早期以大型火山集塊巖為主，中期逐漸過渡為小型火山集塊巖，并向火山凝灰?guī)r過渡，晚期為火山凝灰?guī)r。以上內容可作為陸相層序地層教學的主要內容。

2.河湖相沉積體系特征教學

本區(qū)由于具備多樣的河湖相沉積，所以可以成為理想的實踐教學點。本區(qū)的河流相為中生代紅色泥巖和礫巖組成的碎屑沉積物。礫巖的磨圓分選較差，沉積物支撐類型為雜基支撐，并具有典型的河流沖刷。本區(qū)的湖泊相主要為扇三角洲和湖泊泥巖為主，可見多期充填河道疊置構成的大型下切河谷，其底部礫巖整體呈“V”字形侵蝕其下伏的泥巖層。單個河道充填呈頂平底凸的正韻律沉積。河切谷被辨狀河所充填，且分選較差，有一定的高角度定向排列。是典型的扇三角洲前緣水下分流河道沉積。

三、實踐教學路線

教學路線1包含5個觀察點（圖1）。涵蓋了盆地邊界和一套底部層序。路線2包含6個觀察點，基本涵蓋了盆地內部不出露的全部地層，并包含有明顯的火山事件沉積。露頭點觀察以識別層序邊界和層序內部分界面特征為主要目的，詳細識別各露頭點生物化石情況、巖性特征、構造特征和沉積特征。

圖1 教學路線圖及觀察點

路線1：主要對盆地邊界和底部的地層進行觀察，觀察內容包括：斷層邊界、不整合、大型河切谷沉積、海進和海退序列，以及對地層體系域的鑒別與劃分。例如：觀察點3、4、5處層序1可劃分為三個體系域，低位體系域（LST）、海進體系域（TST）和高位體系域（HST）。觀察點3，辮狀河充填的河切谷沉積，可見明顯的海退特征，這部分可看作低位體系域。觀察點4，在沖積扇與河切谷沉積物上部發(fā)現(xiàn)厚層灰綠色泥巖，表明湖水位上升，此處為海進體系域的開端。觀察點5，泥巖之上繼續(xù)沉積了一層細粉砂，砂巖厚度逐漸增加，且顆粒粒度向上變粗，表明了海退的特征，可看作高位體系域。

路線2： 主要對盆地沉積地層和火山事件沉積地層進行觀察，觀察內容包括：河湖相沉積層序的觀察和劃分界限、事件沉積的層序地層，以及劃分本區(qū)的火山期次。觀察點7，露頭顯示層序地層3的底部，粗粒砂巖侵蝕其下伏泥巖的位置可以確認層序地層的界限，并可發(fā)現(xiàn)四組向上變粗的層序，表明了一種很強的河流侵蝕作用。觀察點8，這部分包括4組層序地層（層序4～7）。在層序地層4底部，細粒砂巖侵蝕下伏黃色細粒砂巖的位置可以確定層序3和4的界限。層序5～7的界限可以根據底部和凝灰質火山集塊巖來劃分，在沉積期間，曾發(fā)生過三次強烈的火山活動。

四、實踐教學設計

基于野外教學點的教學設計要遵循“解決實際問題”的原則，由指導教師針對教學點的基礎地質問題來設計一些的科研大作業(yè)，如“本區(qū)辮狀河沉積特征”大作業(yè)，規(guī)定相應的課題小組要完成巖性描述、巖石成因解釋、沉積剖面繪制等內容。在此基礎上，可以增加難度，設立“辮狀河三角洲和扇三角洲的區(qū)別”大作業(yè)。使學生在對辮狀河進行觀察時不僅了解它的沉積特征，還要了解與其他的沉積體系的區(qū)別。這樣的野外作業(yè)會進一步增強學生的主觀能動性，提高了學生的知識應用能力。

1.野外教學和理論教學內容對照

野外教學點的設計必須要有的放矢，要依據課堂上所講述的理論內容進行有目的的選擇。首先就要選取一些可以和課堂上講到的一些理論知識相對照的野外實踐內容。比如，在講到“碳酸鹽巖”章節(jié)時，要講到不同碳酸鹽巖的識別特征，那么就可以選取野外具有典型特征的白云巖進行實踐。這樣，使得課堂理論可以很好的在野外進行驗證，增強了知識的實用性，也更容易是同學們接受課堂上的理論知識。

2.野外教學和理論教學內容互補

在進行野外教學內容的選擇時，還需要注意教學內容的互補性。要盡量把一些課堂上可能涉及不到的知識或容易遺漏的知識在野外實踐教學中進行補充，也就是“室內+野外教學內容互補原則”。仍以“碳酸鹽巖”章節(jié)為例，在課堂講授時，由于“巖溶垮塌”是一種個別現(xiàn)象，往往課堂上不會提及，但在野外實踐點卻可以觀察到，那么在野外教學點的選擇上對這類知識點適當的加以傾斜，使學生的知識得以拓展。

3.教學用例“單一完備”

野外教學容易受場地、天氣等等因素的限制。相對課堂教學，野外教學要面臨更大的困難和挑戰(zhàn)。野外教學往往要面對比課堂上更加復雜的局面。這就要求教學者在在進行野外教學內容的選擇時，尤其要注意教學用例的選擇。盡量先做到“單一簡明”，再循序漸進。避免復雜情況的發(fā)生。比如，在進行“碎屑巖”野外實踐點觀察時，盡量先選擇巖性比較單一的實踐點進行觀察，對一些野外比較容易混淆的復雜用例要進行刪減。這樣可以在有限的野外實踐中使學生加深對重點知識的掌握。當然對個別理解能力突出的學生，可以適當拓展。但教學首先要顧全整體效果，才能最大限度的提高教學質量。

[1] 周鼎武，賴紹聰，張成立，等.地質學實踐教學新體系[J].中國地質教育，2006，(4)：47-53.

[2] 翟永紅.野外地質實習與學生能力培養(yǎng)[J].中國地質教育， 1998， (2)：39-41.

[3] 郭劍峰.融入百里山水畫廊 感受億年地質文化—記北京延慶硅化木國家地質公園[J].科技潮， 2010，(2)：58-59.

[4] 曲鴻雁.教師教育實踐課程：過程與反思[J].中國高等教育，2011，(1)：62-63.

[5] 朱淑華.研究型教育模式與教師的角色定位[J].長春師范學院學報，2011，(4)：117-119.

[6] 喬寶杰.論高校人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新[J].中國高等教育，2011，(Z3)：69-70.

[7] 田建國.大學生應深入研究并踐行素質教育[J].中國高等教育，2011，(Z3)：1-2.

[8] 牛樹銀，王禮勝，張偉良，等.加強地質實踐教育 造就地學創(chuàng)新人才—創(chuàng)建全方位（三三制）地學實踐教學體系[J].中國地質教育，2009，(3)：95-97.

[9] 楊仁超，劉長青，張曉軍，等.“沉積巖石學”課程教學與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].中國地質教育，2010，(3)：92-95.

[10] 張元福.北京延慶硅化木公園地質剖面陸相層序地層特征分析[J].地學前緣，2012，19(1)：68-77.

[11] 姜在興.沉積學[M].北京：石油工業(yè)出版社，2010：153-155.

[12] 朱筱敏.層序地層學[M].東營：石油大學出版社，2000：4.

Construction and Signif i cance of the Field Teaching for the Course of Basis of Sedimentology

ZHANG Yuan-fu, WANG Hong-liang
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Basis of Sedimentology is an undergraduate course which is based on natural geological phenomenon. Field teaching plays a crucial role for realizing the teaching objectives. For building and perfecting the f i eld practice locations in the Petrif i ed Wood Geological Park, the problems resulting from the process of building and the practical steps are researched in detail. Based on the characteristics of f i eld teaching, the teaching contents are ref i ned and the teaching routes are optim ized. The basic principles, f i eld teaching and theory teaching should make up for each other, is determ ined. Through the integrated field teaching, the previous cognitive-based teaching system is gradually changed into the balanced system in which the exploration-based f i eld teaching is indispensable. All efforts are in exchange for good teaching effectiveness, also provides reference for designing practice course of relevant geological course.

sedimentology; petrif i ed wood; f i eld teaching; teaching model

G642

A

1006-9372 （2012）03-0071-03

2012-06-06；

2012-08-16。

中國地質大學（北京）教學改革面上項目“《沉積學基礎》野外實踐教學體系研究”（JGYB-201113）。

張元福，男，副教授，主要從事石油地質和勘查的教學和研究工作。