地質(zhì)路線信手剖面的繪制與教學(xué)—以周口店八角寨-拴馬樁中-新元古代地層觀察路線為例

魏玉帥，徐德兵，張秀寶，黃永建，歐 強(qiáng)，劉寧強(qiáng)，陶 樹(shù)

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

實(shí)踐教學(xué)

地質(zhì)路線信手剖面的繪制與教學(xué)—以周口店八角寨-拴馬樁中-新元古代地層觀察路線為例

魏玉帥，徐德兵，張秀寶，黃永建，歐 強(qiáng)，劉寧強(qiáng)，陶 樹(shù)

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

信手剖面的繪制是地質(zhì)路線穿越工作中必不可少的環(huán)節(jié)之一，在地質(zhì)工作和教學(xué)中具有重要的意義。然而，在本科生實(shí)踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在行進(jìn)距離的判斷及地形線勾繪、地質(zhì)內(nèi)容的充填和充填花紋欠規(guī)范化等諸多方面的問(wèn)題和困難。本文結(jié)合多年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)學(xué)生遇到的問(wèn)題，從包絡(luò)線的布置、地形效應(yīng)的處理和垂直投影方法等細(xì)節(jié)入手，以周口店八角寨-栓馬樁中-新元古代地層觀察路線為例，探討信手剖面的繪制技巧，為本科生地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)的順利進(jìn)行提出一些教學(xué)方法的改進(jìn)措施。

信手剖面；八角寨-拴馬樁；實(shí)踐教學(xué)；周口店

sketch profile; Bajiaozhai-Shuanmazhuang; practice teaching; Zhoukoudian

被譽(yù)為“地質(zhì)搖籃”的周口店教學(xué)實(shí)習(xí)基地，是大學(xué)二年級(jí)地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)理想場(chǎng)所，自1954 年創(chuàng)建以來(lái)經(jīng)歷了初創(chuàng)前期、初創(chuàng)鼎盛期、重建恢復(fù)期、持續(xù)發(fā)展期、改革創(chuàng)新期等5個(gè)階段[1]，前人從教學(xué)路線與基地建設(shè)[2-3]、教學(xué)內(nèi)容與環(huán)節(jié)[4-6]、教學(xué)方法與手段[7-10]、地質(zhì)思維[11-14]等各方面提出了的教學(xué)改革思路，為周口店教學(xué)實(shí)習(xí)作出了極大的貢獻(xiàn)。然而，對(duì)諸如信手剖面繪制這種基本技能方面的教學(xué)探討涉及卻并不多，學(xué)生中也存在基礎(chǔ)性的技能不重視，簡(jiǎn)單的工作環(huán)節(jié)不會(huì)的現(xiàn)象，這為實(shí)習(xí)教學(xué)提出了客觀要求。

在地質(zhì)路線穿越時(shí)，為了記錄巖石性質(zhì)、地層層序，以及地層之間或地層與其他地質(zhì)體的接觸關(guān)系，展示構(gòu)造特性，建立整體概念，一般應(yīng)作連續(xù)的信手地質(zhì)剖面（簡(jiǎn)稱信手剖面），顯然，信手剖面不僅可以對(duì)路線中地層及地質(zhì)構(gòu)造可以進(jìn)行整體直觀的表達(dá)，顯示路線起止、行進(jìn)方向和工作量的多少，而且，對(duì)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工作者來(lái)說(shuō)，正確的信手剖面對(duì)預(yù)測(cè)穿越行進(jìn)前方地質(zhì)內(nèi)容，印證觀察到的地質(zhì)內(nèi)容和已完成路線地質(zhì)內(nèi)容是否正確起著重要的作用。因此，信手剖面的繪制是地質(zhì)穿越路線中一項(xiàng)非常重要的環(huán)節(jié)。雖然，信手剖面的繪制是一個(gè)基礎(chǔ)性的地質(zhì)技能，但在穿越路線長(zhǎng)而復(fù)雜、地質(zhì)內(nèi)容多變、構(gòu)造改造比較嚴(yán)重的地區(qū)，要想繪制正確的信手剖面并不容易，對(duì)于剛開(kāi)始學(xué)習(xí)該項(xiàng)技能的二年級(jí)本科生來(lái)說(shuō)，更是不易掌握。周口店教學(xué)實(shí)習(xí)基地八角寨-拴馬樁中-新元古代地層觀察路線是周口店地區(qū)中新元古代地層出露完整，有利于沉積地層教學(xué)的路線之一。但由于長(zhǎng)度大，內(nèi)容較

多，觀察的實(shí)際路線與信手剖面的總方向存在較大距離，在實(shí)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生存在行進(jìn)距離的判斷及地形線勾繪、地形效應(yīng)導(dǎo)致的地質(zhì)內(nèi)容的重復(fù)充填、地質(zhì)界線無(wú)法投影到地形線上和地質(zhì)體填充花紋不規(guī)范等諸多方面的問(wèn)題和困難。本文結(jié)合多年來(lái)在該路線中的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，試圖對(duì)信手剖面的教學(xué)提出一些改進(jìn)的措施和辦法，力爭(zhēng)在本科生教學(xué)實(shí)踐中取得更好的效果。

一、信手剖面繪制方法與教學(xué)重點(diǎn)

針對(duì)在實(shí)習(xí)教學(xué)中，學(xué)生在繪制信手剖面遇到的問(wèn)題和困難，本文從以下環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)進(jìn)行探討分析。

（1）要求學(xué)生按照穿越路線中的第一個(gè)點(diǎn)和最后一個(gè)點(diǎn)的連線（向兩側(cè)適當(dāng)延伸后）確定信手剖面方向和起止點(diǎn)。這個(gè)環(huán)節(jié)教師應(yīng)該說(shuō)明的是雖然穿越路線應(yīng)該垂直主要地層和構(gòu)造線的方向，但各部分地層的傾向并不見(jiàn)得與信手剖面的總方向一致，信手剖面起點(diǎn)向終點(diǎn)方向的連線方向只是信手剖面的總方向，類似于實(shí)測(cè)剖面中的總導(dǎo)線方向。另外，該環(huán)節(jié)還需說(shuō)明視傾角與真傾角的關(guān)系。

（2）周口店地區(qū)地層觀察路線繪圖比例尺一般要求為1∶2000，但為了使所繪出的信手剖面完整地顯示在記錄簿的同一頁(yè)上，以達(dá)到完整、系統(tǒng)的效果，可要求學(xué)生根據(jù)每條路線的長(zhǎng)度視實(shí)際情況而定。

（3）地形線的繪制一般對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較困難，要求結(jié)合行進(jìn)方向的水平距離，信手剖面總體方向的地形坡度變化目估完成勾繪，教師可按照穿越行進(jìn)時(shí)的方向變化及坡度大小變化提示學(xué)生注意水平距離的判斷。為了使距離判斷較為精準(zhǔn)，建議學(xué)生在視野開(kāi)闊的情況下，將明顯地物點(diǎn)在地形圖上標(biāo)定后，內(nèi)插幾個(gè)點(diǎn)并將這些點(diǎn)用圓滑曲線連接完成。先勾繪后內(nèi)插多次校對(duì)和訓(xùn)練，可以使得他們建立判斷行進(jìn)距離和勾繪地形線的良好感覺(jué)。

（4）規(guī)范地質(zhì)體花紋的充填，周口實(shí)習(xí)針對(duì)的是大學(xué)二年級(jí)的本科生。雖然，他們?cè)诼肪€穿越前已有框式地質(zhì)體花紋圖例，但對(duì)巖性花紋、各種地質(zhì)界線的勾繪還不熟知，實(shí)際操作中，學(xué)生在花紋長(zhǎng)短寬窄等方面出現(xiàn)的問(wèn)題五花八門(mén)，建議進(jìn)行如圖1所示的事例性的規(guī)定。美觀漂亮的圖件明顯可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，為本科生繪制出的信手剖面觀感良好，建議添加一項(xiàng)技巧，即假想存在幾條平行于地形線的同類標(biāo)識(shí)包絡(luò)線，標(biāo)記各類要素時(shí)注意將其底端對(duì)齊于各自的包絡(luò)線（圖1中虛線），標(biāo)記各類要素時(shí)注意將其底端對(duì)其于各自的包絡(luò)線，如點(diǎn)號(hào)、地層單元代號(hào)和樣品號(hào)等。在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，雖然我們規(guī)定一般巖性花紋長(zhǎng)度為1cm，但在地層傾角特別大或者特別小的情況下，需要適當(dāng)靈活地縮短或延長(zhǎng)，從而保持信手剖面的美觀性。另外，由于勾繪信手剖面是路線任務(wù)的其中一項(xiàng)，加之學(xué)生剛開(kāi)始接觸，所以對(duì)地質(zhì)體花紋的細(xì)微差別、

圖例的完整性等要求可以簡(jiǎn)化。

圖1 信手剖面巖性花紋及標(biāo)記包絡(luò)線

（5）地形效應(yīng)的規(guī)避。實(shí)際穿越路線不一定從頭至尾都是沿地層傾向方向行進(jìn)，局部地段會(huì)繞回原來(lái)已經(jīng)出露過(guò)的地層，由于身處山腳或山谷之中，不能直觀觀察路線的與路線方向的關(guān)系，應(yīng)讓學(xué)生時(shí)刻注意行進(jìn)方向的變化，遇到地形效應(yīng)時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，不至于重復(fù)填充某一地層。

（6）實(shí)際觀察點(diǎn)的投影。由于實(shí)際穿越路線不一定時(shí)刻保持在所繪制的信手剖面地形線附近，如果所觀察的地質(zhì)點(diǎn)離地形線距離較遠(yuǎn)時(shí)，可以采取按照地層走向方向投影到信手剖面上，也可以垂直于信手剖面總方向投影到地形線上。如果按照前種方法處理，可能由于地層產(chǎn)狀變化較大或局部地層產(chǎn)狀的變化，可能增大地層的厚度或出露范圍，也可能使得某一地層厚度和出露范圍變小，甚至尖滅。所以注意提醒學(xué)生按照后種方法處理。

二、周口店八角寨-栓馬樁一線地層序列和穿越路線特點(diǎn)

1．地層層序

周口店地區(qū)中元古代地層主要有薊縣系，包括霧迷山組(Jxw)、洪水莊組(Jxh)和鐵嶺組(Jxt)；新元古代出露有青白口系，包括下馬嶺組(Qbx)、長(zhǎng)龍山組(Qbc)和景兒峪組(Qbj)（圖2）。霧迷山組為灰色中—厚層狀硅質(zhì)條帶白云巖、泥質(zhì)白云巖和疊層石白云巖等。洪水莊組主要為灰黑色千枚狀板巖夾薄層或透鏡體狀白云巖。鐵嶺組巖性可區(qū)分為3段，一段以淺灰色厚層－塊狀白云巖為主；二段為深灰色中—薄層狀白云巖夾千枚巖；三段為灰色中—厚層狀白云巖及疊層石白云巖，頂部發(fā)育數(shù)十厘米鐵質(zhì)風(fēng)化殼，鐵嶺組整體上呈現(xiàn)出“兩厚夾一薄，兩白夾一黑”的外貌特征。下馬嶺組下部褐灰色含磁鐵礦千枚巖，中部灰褐色粉砂質(zhì)板巖夾薄層變質(zhì)砂巖，上部灰色粉砂質(zhì)千枚狀板巖和灰黑色碳質(zhì)千枚狀板巖。長(zhǎng)龍山組下部為變質(zhì)石英砂巖，上部為板巖。景兒峪組不在該路線中觀察。

2．地層路線和任務(wù)

目前，周口店教學(xué)中涉及地層與沉積的路線有 “八角寨-栓馬樁中-新元古代地層觀察” ，“黃院東山梁早古生代地層觀察”，“太平山南坡晚古生代地層觀察”和“太平山南坡晚古生代地層實(shí)測(cè)”四條路線。其中第一條路線需要完成的任務(wù)有：（1）觀察認(rèn)識(shí)中元古界霧迷山組、洪水莊組、鐵嶺組和新元古界下馬嶺組、長(zhǎng)龍山組的巖性特征；（2）觀察各組之間的接觸關(guān)系及沉積構(gòu)造環(huán)境；（3）做1∶5000中、新元古界信手剖面圖、并沿途做有意義的地質(zhì)現(xiàn)象素描圖；（4）采集一套各層的巖石標(biāo)本。

3．穿越的路線特點(diǎn)

“八角寨-栓馬樁中-新元古代地層觀察”路線從八角寨沿周張公路穿越至拴馬樁橋頭（圖2），公路兩側(cè)或一側(cè)地層露頭高0～20m，巖石風(fēng)化微弱，巖石表面顏色和新鮮面較為一致，原生沉積

構(gòu)造易于觀察，地層產(chǎn)狀易于測(cè)量。但周張公路為盤(pán)山公路，從高到低，迂回曲折，造成地層多次重復(fù)，如洪水莊組和鐵嶺組一段至少重復(fù)兩次。

圖2 周口店地區(qū)八角寨-拴馬樁地層路線地貌地形及地質(zhì)界線分布

三、周口店八角寨-栓馬樁地層觀察路線信手剖面的繪制

1．路線起點(diǎn)的教學(xué)重點(diǎn)

穿越路線起點(diǎn)處（八角寨埡口，圖2中的1號(hào)點(diǎn)），針對(duì)信手剖面的繪制，教員需要講解該路線的主要特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)路線長(zhǎng)約2km，實(shí)際路線曲折迂回，并提示實(shí)際路線與信手剖面的關(guān)系。在學(xué)生實(shí)際操作時(shí)，一是要建議學(xué)生繪制一條1∶5000的信手剖面，并說(shuō)明考慮到剖面的連續(xù)性和整體性，記錄本上需繪制兩行以上，注意圖面結(jié)構(gòu)；二是建議學(xué)生遠(yuǎn)距離觀察終點(diǎn)（拴馬樁橋頭，圖2），測(cè)量總方位，并初步建立沿該總方位的地形起伏印象。

提醒巖性花紋的充填、地質(zhì)其他各要素的標(biāo)記采用圖1格式，并靈活掌握。

2．路線中部各點(diǎn)的教學(xué)注意事項(xiàng)

行進(jìn)至2a點(diǎn)時(shí)，再次出現(xiàn)洪水莊組，提問(wèn)露頭的巖性、是否曾經(jīng)見(jiàn)過(guò)、為什么會(huì)再次出現(xiàn)等問(wèn)題，教員根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)介紹地形效應(yīng)的解決辦法，并提示按照信手剖面的方向和地層傾向，2號(hào)點(diǎn)和2a點(diǎn)為同一層面，所以2a點(diǎn)不應(yīng)在信手剖面中有所反映。另外，行進(jìn)至2b點(diǎn)、3a點(diǎn)、3b點(diǎn)和5a點(diǎn)出現(xiàn)同樣問(wèn)題時(shí)，注意放慢穿越速度，給學(xué)生反映的時(shí)間，如不能理解，再次提醒。

對(duì)于2號(hào)點(diǎn)洪水莊組出現(xiàn)時(shí)，教員講解沉積環(huán)境的分析，3號(hào)點(diǎn)開(kāi)始出現(xiàn)的交錯(cuò)層理、礫屑白云巖等重點(diǎn)露頭，將其素描圖放大表示在信手剖面的合適位置，為相序變化的分析提供直觀的證據(jù)。

4號(hào)點(diǎn)已遠(yuǎn)離信手剖面的地形線，要求學(xué)生根據(jù)行進(jìn)距離和地層厚度將該點(diǎn)垂直投影至信手剖面之上，并填充巖性花紋。

3．路線長(zhǎng)度控制點(diǎn)的教學(xué)重點(diǎn)

5號(hào)點(diǎn)位于周張公路南側(cè)，但公路北側(cè)視野開(kāi)闊，非常適合對(duì)之前和之后的地質(zhì)點(diǎn)投影進(jìn)行校正，我們要求將各個(gè)點(diǎn)垂直投影到地形線上，但為學(xué)生更好地觀察和理解地形和地貌的對(duì)應(yīng)關(guān)系，帶學(xué)生至5號(hào)點(diǎn)公路北側(cè)，遠(yuǎn)觀相應(yīng)的地質(zhì)點(diǎn)在總剖面下的實(shí)際位置，如對(duì)應(yīng)5號(hào)點(diǎn)的5a點(diǎn)。

對(duì)于6號(hào)點(diǎn)，所投影取得的點(diǎn)號(hào)應(yīng)該是整個(gè)信手剖面的中點(diǎn)位置，要求學(xué)生再次校對(duì)信手剖面長(zhǎng)度等是否正確，另外要求將這里典型生物成因的疊層石沉積構(gòu)造和張節(jié)理放大素描圖標(biāo)到合適的空白位置（圖2）。

四、結(jié)語(yǔ)

周口店八角寨-栓馬樁地層穿越路線是周口店實(shí)習(xí)中前期的路線之一，該路線的信手剖面的繪制為今后學(xué)生類似環(huán)節(jié)的工作起到了良好的示范作用，不僅對(duì)學(xué)生穿越路線的工作習(xí)慣的形成，還會(huì)對(duì)學(xué)生的地質(zhì)時(shí)空觀建立具有重要的意義。因此，在教與學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)注意細(xì)節(jié)和學(xué)生常遇到的困難，針對(duì)性地改進(jìn)教學(xué)方法。

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G642

A

1006-9372（2016）03-0063-04

2016-03-20；

2016-05-25。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）2015年度教學(xué)研究與教學(xué)改革項(xiàng)目“周口店地質(zhì)技能教學(xué)改革與實(shí)習(xí)平臺(tái)建設(shè)”（JGZHD201501）。

魏玉帥,男,副教授,主要從事青藏高原構(gòu)造地質(zhì)和沉積學(xué)研究工作。

投稿網(wǎng)址： www.chinageoeducation.net.cn 聯(lián)系郵箱：bjb3162@cugb.edu.cn

魏玉帥，徐德兵，張秀寶，等.地質(zhì)路線信手剖面的繪制與教學(xué)—以周口店八角寨-拴馬樁中-新元古代地層觀察路線為例[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2016，25（3）：63-66.

Title：Teaching and Drawing a Sketch Profile of Geological Route: A Case Study of Mesand Neoproterozoic Observation Route of Bajiaozhai-Shuanmazhuang in Zhoukoudian Area

Author(s): WEI Yu-shuai, XU De-bing; ZHANG Xiu-bao; HUANG Yong-jian; OU Qiang; LIU Ning-qiang; TAO Shu