周口店地質(zhì)教學實習中學生地質(zhì)時空演化思維的培養(yǎng)

譚 俊

中國地質(zhì)大學（武漢）資源學院，湖北 武漢 430074

周口店地質(zhì)教學實習中學生地質(zhì)時空演化思維的培養(yǎng)

譚 俊

中國地質(zhì)大學（武漢）資源學院，湖北 武漢 430074

野外地質(zhì)教學實習是提高本科生觀察、描述、分析地質(zhì)問題能力的重要環(huán)節(jié)。培養(yǎng)學生從動態(tài)的、整體的角度探索地質(zhì)奧秘，更是增強學生認知程度和素質(zhì)水平的重要途徑。本文以周口店實習基地的典型地質(zhì)現(xiàn)象為例，詳細探討了教學過程中地質(zhì)時空演化思維訓練的重要性，以期提高學生的學習收益和積極性。

地質(zhì)時空；演化思維；實踐教學；周口店

野外實踐教學是地質(zhì)類專業(yè)學生獲得感性認識、強化室內(nèi)理論知識理解和掌握實際野外工作技能的必修課[1]。中國地質(zhì)大學（武漢）地質(zhì)類專業(yè)本科生，突出強調(diào)實踐環(huán)節(jié)的重要性，前三學年先后需進行北戴河地質(zhì)認識實習、周口店地質(zhì)教學實習以及結(jié)合畢業(yè)論文的地質(zhì)生產(chǎn)實習[2]。周口店實習涵蓋了礦物學、巖石學、構(gòu)造地質(zhì)學、地質(zhì)調(diào)查、高新技術(shù)等多學科、多方法的綜合運用，是培養(yǎng)學生地質(zhì)思維認識、工作程序和方法的關(guān)鍵階段。而其中地質(zhì)思維的培養(yǎng)，更是引導和提高學生認識地質(zhì)問題、分析地質(zhì)問題和解決地質(zhì)問題的必要途徑。本文以周口店多處典型地質(zhì)現(xiàn)象分析為例，對實習中如何培養(yǎng)學生的地質(zhì)時空演化思維進行了探討。

一、地質(zhì)時空演化思維

地質(zhì)演化始終圍繞著時間和空間兩條主線，如礦床的形成既包括了特定時間內(nèi)物質(zhì)和流體的起源、演化，亦需要有合適的運移通道和儲藏位置；再如某些斷裂的形成既是某一階段或多階段作用過程的產(chǎn)物，又體現(xiàn)了不同區(qū)域和垂向范圍的不均一性變化。如何合理認識和劃分既定時間范圍內(nèi)對應的地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)過程，以及如何合理重建不同時期地質(zhì)演化組合關(guān)系，是客觀分析和解決地質(zhì)問題的關(guān)鍵之一。

本科生對于地質(zhì)問題還基本處于啟蒙階段，在訓練其觀察和描述地質(zhì)現(xiàn)象能力的同時，一些基本和基礎地質(zhì)思維的培養(yǎng)，直接關(guān)系到其未來分析和解決問題的角度和視野。如：野外兩條斷層存在穿插關(guān)系，若僅僅告訴學生二者的先后關(guān)系并加以描述，雖達到了培養(yǎng)學生基本觀察能力的目的，但卻忽視了對其地質(zhì)時空演化思維的培養(yǎng)。未進行地質(zhì)專業(yè)學習的學生亦能很清楚地認識到這一現(xiàn)象。至少還有三方面的內(nèi)容可以進一步加以啟發(fā)：（1）結(jié)合區(qū)域背景和實習區(qū)地質(zhì)資料，對觀察點上斷層與不同級別斷裂構(gòu)造之間組合、序次、承生、疊加等關(guān)系加以分析，從演化角度判斷斷層形成所對應構(gòu)造應力場的時空分布及應力場的力源；（2）仔細觀察該點上兩條斷層分別對應的演化過程，可以通過構(gòu)造角礫、牽引構(gòu)造、擦痕、階步等多種現(xiàn)象綜合判斷，同時亦要對這兩條斷層穿插同期、后期疊合演化過程加以分析；（3）針對專業(yè)需要，還可延伸到具體礦產(chǎn)勘查過程中礦床/礦體定位理論。這樣，既培養(yǎng)和提高了學生實際分析地質(zhì)問題的能力，又增強了學生的主動學習興趣。

因此，對于學生地質(zhì)時空演化思維的培養(yǎng)，筆者認為應從以下三個方面著手：

首先是訓練學生對基本地質(zhì)現(xiàn)象的客觀認識和描述，也就是我們經(jīng)常要求學生要多看、多聽、多記?！翱础奔醋屑氂^察每處地質(zhì)現(xiàn)象，形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、組合、分布等基本地質(zhì)要素要首先明確掌握；“聽”既包括從老師或者有經(jīng)驗地質(zhì)工作者處獲取信息，也不能忽視同學間相互探討的聲音；“記”即是對上述獲取信息及時、全面、客觀的文字、圖表和影像等記載。

其次是培養(yǎng)學生對現(xiàn)象本身時空演化以及與相關(guān)地質(zhì)過程關(guān)聯(lián)的認識，包含兩個層面：地質(zhì)現(xiàn)象雖是恒定不變的，但每個地質(zhì)既定事實都是過程的結(jié)果，具有起源、形成和演化過程；無論何種地質(zhì)現(xiàn)象，都不可能是孤立產(chǎn)生的，而是在相互關(guān)聯(lián)的地質(zhì)系統(tǒng)網(wǎng)絡框架中形成。若要達到該層面思維，“多想”、“多問”、“多做”是對學生的基本要求?！跋搿笔窃诂F(xiàn)象的基礎上升華認識，“問”是對認識正確與否的確認，“做”則是收集分析多方位信息，最終確定認識。

最后是提高學生對地質(zhì)問題的內(nèi)外拓延能力，這也是最容易忽視的方面。向內(nèi)拓延即在掌握某一地質(zhì)問題和現(xiàn)象分析的基礎上，要求學生總結(jié)出對相同或者相似現(xiàn)象的思維認識過程和方法；向外拓延主要是結(jié)合學生專業(yè)和興趣，開展適當知識延伸。對于資源勘查工程方向的學生，教師要時刻引導、提醒學生分析點上地質(zhì)問題與地質(zhì)勘查實戰(zhàn)的切入點。

二、周口店部分地質(zhì)現(xiàn)象對學生地質(zhì)時空演化思維的訓練

周口店野外實踐教學資源豐富，實習區(qū)地層、侵入巖、變質(zhì)巖、構(gòu)造和礦產(chǎn)資源等十分發(fā)育[3]。優(yōu)化精選的若干經(jīng)典地質(zhì)路線、區(qū)段地質(zhì)現(xiàn)象豐富，本文就八角寨、車廠龍門口兩處教學路線中如何培養(yǎng)學生的地質(zhì)時空演化思維加以分析。

1.八角寨埡口東50m處霧迷山組(Pt2w)中兩期硅質(zhì)脈穿插現(xiàn)象

該處為Pt2w4中－薄層結(jié)晶白云巖，見兩期硅質(zhì)脈（石英脈）相互穿切[3]（圖1）。從野外表象特征來看，對于實踐經(jīng)驗不足的學生來說，很容易錯誤判斷為“X”共軛節(jié)理。學生地質(zhì)時空演化思維的培養(yǎng)，需要從地質(zhì)現(xiàn)象、時空演化、思維拓展逐步進行。

圖1 八角寨埡口東硅質(zhì)脈穿插關(guān)系野外照片

因此，首先得訓練學生對地質(zhì)現(xiàn)象的觀察能力，糾正其為兩期硅質(zhì)細脈存在切割關(guān)系，同時要求學生對兩期脈體以及圍巖的地質(zhì)要素進行詳細觀察描述，包括圍巖結(jié)晶白云巖的巖石學記錄，以及硅質(zhì)脈形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、物質(zhì)組成等描述（具體記錄格式不再贅述）。但僅停留于該層次認識，對學生地質(zhì)思維培養(yǎng)還尚未達到目的。仔細觀察發(fā)現(xiàn)，被穿插的硅質(zhì)條帶（Q1）為順層狀產(chǎn)出，形成時間應該晚于霧迷山組原始沉積巖，與更晚的變質(zhì)分異作用有關(guān)，而后期石英脈（Q2）則為裂隙充填。

深層次時空演化分析發(fā)現(xiàn)，Q2石英脈還存在類似于石香腸的構(gòu)造特點，上下盤圍巖中亦有小的牽引構(gòu)造（需要學生認真觀察），指示著裂隙發(fā)生過左行活動。Q2含石英裂隙、石香腸、牽引構(gòu)造三者的形成時空演化關(guān)系如何？若左行牽引發(fā)生在石香腸形成之后，那么石香腸與圍巖接觸帶應該有存在此次活動的跡象，但兩側(cè)接觸帶緊閉，未有顯示。所以可以基本判定該裂隙的左行活動發(fā)生在其形成同期或者略晚。因此，較為合理的時空演化過程為：變質(zhì)分異形成早期順層硅質(zhì)條帶（Q1）→第一期應力作用形成裂隙及伴生的左行活動，同期或略后富硅質(zhì)流體充填（Q2）→第二期“垂向”（目前觀察視角）擠壓應力，導致Q2石香腸形成。至于Q1為什么沒有形成石香腸，可能與應力大小和方向有關(guān)。

該處地質(zhì)現(xiàn)象教學，既讓學生掌握了觀察和描述的基本技能，更為重要的是培養(yǎng)了學生從時空演化角度分析地質(zhì)問題的能力。進一步延伸還可從找礦角度加以引導，許多礦區(qū)內(nèi)都存在一些由變質(zhì)分異作用形成的石英脈，但該類石英脈幾乎不含硫化物，圍巖雜質(zhì)含量高，同時多期次流體活動跡象不明顯，找礦意義有限。從地質(zhì)現(xiàn)象認知，到地質(zhì)過程反演，再到現(xiàn)象外延，既鞏固了學生知識，培養(yǎng)了動態(tài)思維，也提高了學生學習興趣，開闊了視野角度。

2.車廠龍門口村小型韌性剪切帶匹配組合現(xiàn)象

龍門口村東山梁－東溝，是周口店實習塑性變形構(gòu)造觀察點之一。首先存在的地質(zhì)現(xiàn)象為：龍門口村SW側(cè)東溝小河邊見一組NE50°左右的小型韌性剪切帶（F1），切割早期暗色捕虜體和擠壓流動面理（NE10°左右），造成捕虜體呈右行錯移（圖2A）（此次實習由于建筑遮蓋未能見到）。龍門口村東山梁西側(cè)見一組SE145°左右的小型韌性剪切帶（F2），將早期捕虜體呈左行拖引（曲頸瓶構(gòu)造），同時切割早期擠壓流動面理，另外還見S-C面理組構(gòu)、旋轉(zhuǎn)碎斑、書斜式構(gòu)造等（圖2B）[3]。

同上，首先是訓練學生對這兩處構(gòu)造現(xiàn)象的地質(zhì)觀察，包括巖性描述，指示韌性剪切變形構(gòu)造及標志物的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、運動學標志等記錄。單獨觀察這兩處小型韌性剪切帶及伴生構(gòu)造，對于培養(yǎng)學生對剪切運動方向及力學性質(zhì)的分析已經(jīng)基本達到目的。

圖2 龍門口村小型韌性剪切帶野外照片

如何將二者聯(lián)系起來進一步分析其形成演化過程，從時空匹配角度進一步思考二者的關(guān)系才真正起到了培養(yǎng)學生地質(zhì)時空思維能力的目的。首先，此兩處韌性剪切帶規(guī)模和級別類似，可能形成于同一構(gòu)造應力場。其次，F(xiàn)1為右行特征，而F2為左行性質(zhì)，可能為匹配斷裂構(gòu)造。結(jié)合房山復式巖體侵位過程以及觀察點所處位置（巖體NNW邊緣），基本上可以認為這兩組韌性剪切帶同時形成于巖體侵位過程中近東西向擠壓應力場，形成近NS向的擠壓流動面理，以及匹配的“X”共軛韌性剪切帶[3]。引申到找礦角度，對于含礦構(gòu)造力學性質(zhì)的判斷，對于礦體在三維空間的定位規(guī)律具有重要指示，如尖滅再現(xiàn)、尖滅側(cè)現(xiàn)、側(cè)列脈的空間展布范圍、側(cè)列脈的左階或右階形式等。

上述地質(zhì)現(xiàn)象和問題的分析，不僅教會了學生要對局部地質(zhì)現(xiàn)象加以充分認識，還明白了如何將特定時間內(nèi)、特定地質(zhì)現(xiàn)象整體分析，既考慮時間演化過程，亦思考空間匹配關(guān)系，通過邏輯分析與合理推理[4]，才能真正提高學生的地質(zhì)思維能力和主動參與的積極性[5]。

三、結(jié)語

整體和動態(tài)的觀察、認識和分析地質(zhì)問題，是目前本科生教學及實踐過程中相對需要進一步加強的方面。孤立和靜態(tài)的地質(zhì)思維方式，對地質(zhì)過程的分析顯然不夠。本科階段既是基本知識、基本技能掌握的關(guān)鍵時期，基本地質(zhì)思維的訓練亦是培養(yǎng)高素質(zhì)人才中不可缺失的環(huán)節(jié)，尤其是本科這個承前啟后的階段。野外地質(zhì)實踐實習已是地質(zhì)教學的重要組成部分，加強學生地質(zhì)時空演化思維的培養(yǎng)，立足局部，總攬全局，從發(fā)展和演化的角度提高本科生的地質(zhì)認識水平，增強其主動學習興趣，亦是目前實踐教學中逐步引起重視的層面。周口店是地質(zhì)類專業(yè)學生真正步入地質(zhì)殿堂的起點，其蘊含大量豐富的典型地質(zhì)現(xiàn)象。目前和以往地質(zhì)教學實習既注重學生對點上地質(zhì)現(xiàn)象的觀察、描述，亦重視從時空演化的角度詳細闡述分析每一處地質(zhì)現(xiàn)象所帶來的精彩，是地質(zhì)現(xiàn)象表象特征和深層次過程的雙向結(jié)合。

[1]王家生，龔一鳴，顧松竹，等.地質(zhì)實踐教學成績的評定方法改革和完善—以2010年北戴河地質(zhì)認識實習為例[J].中國地質(zhì)教育，2010，(4)：89-92.

[2]王敏芳，宮勇軍，何謀春，等.周口店野外地質(zhì)教學實習中高新技術(shù)的應用[J].中國地質(zhì)教育，2008，(3)： 31-33.

[3]趙溫霞.周口店地質(zhì)及野外地質(zhì)工作方法與高新技術(shù)應用[M].武漢：中國地質(zhì)大學出版社，2003： 160.

[4]孟憲富.野外地質(zhì)教學改革與學生地質(zhì)思維方法的培養(yǎng)[J].科技創(chuàng)新導報，2011，(19)： 169-169.

[5]閆煜璞，李俊杰.地質(zhì)類專業(yè)野外實習教學新探索[J].科技教育創(chuàng)新，2011，(6)： 174，190-191.

Temporal and Spatial Evolution Idea Training during Field Geological Practice Teaching at Zhoukoudian

TAN Jun
China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

Field geological teaching is a key to improve the abilities of bachelors to investigate, describe and interpret geological phenomenon. Training the students how to grope for geological evolution processes through dynamic and holistic views plays an important role in polishing their level of knowledge and accomplishment. This paper focused on some typical geological points at Zhoukoudian, discussed the necessary of training the students’ temporal and spatial evolution idea during the field teaching, and hoped these will advance the study return and initiative positivity.

temporal-spatial; evolution idea; practice teaching; Zhoukoudian

G642

A

1006-9372 （2012）01-0155-03

2011-12-19；

2012-02-11。

中央高?？蒲袠I(yè)務費專項（優(yōu)秀青年教師特色學科團隊）資助。

譚 俊，男，講師，主要從事礦產(chǎn)普查與勘探的教學和研究工作。