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陕北地区油气田钻井混合废弃物的微生物原位修复技术研究.pdf 100页
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博士学位论文 陕北地区油气田钻井混合废弃物的微生物原位修复技术研究
姓名：陈立
申请学位级别：博士
专业：微生物学
指导教师：陈五岭
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钻井混合废弃物是指在油气开采过程中所有固液废弃物的混合体。主要由钻井废弃 泥浆、废弃钻井液、钻井废水、钻屑及压裂作业返排液等组成，是一种含粘土、加重材 料、各种化学试剂、污水、污油及钻屑等的多相稳定悬浮胶体体系，是石油天然气勘探 开发过程中影响生态环境的主要废弃物之一。
本研究采用现代微生物工程技术原理，针对陕北地区油气田钻井混合废弃物中有害 成分，选育具有高效降解转化能力的微生物复合菌群，研究开发出复合固体菌剂对混合 废弃物进行微生物原位修复。通过微生物菌群的生长代谢作用，创新的解决了混合废弃 物的脱毒、脱胶、固液分离、降低酸碱度等难题，使钻井混合废弃物达到无害化处理的
目的，保护了油气田井场的生态环境。
从各类石油污染物和钻井混合废弃物样品中分离出30余种微生物菌株，通过分离 筛选、培养驯化和激光诱变等技术手段，选育出5种在钻井混合废弃物中能够迅速生长 的优良菌株，并对此5株菌株通过形态学、生理生化、分子鉴定等手段进行了分类鉴定
(鉴定到属)。
针对陕北地区油气田钻井混合废弃物的主要污染物成分，根据5种菌株各自的生理 生化特征和作用特点，通过科学复配的方法开发出微生物复合固体菌剂。菌剂中各种微 生物能够利用含不同有害成分的油气田钻井混合废弃物作为唯一营养源迅速繁殖、互利 生长。
将微生物复合固体菌剂按比例接入钻井混合废弃物中，在&10℃的温度条件下，钻 井混合废弃物中微生物能够迅速增殖至1010爪／g以上，各类菌在钻井混合废弃物中互利 生长，通过复合菌群的生长代谢作用可使钻井混合废弃物转化形成适宜各类生物生长的 良好微生态环境。
钻井混合废弃物经微生物复合固体菌剂作用后全方位高效降解转化了各类污染物 成分，大大降低了钻井废弃物对自然生态环境的危害。经处理后钻井混合废弃物的破胶、 分层、脱水效果极为显著，pH值可由强碱性恢复至中性，表面出现固化，深度龟裂， 钻井混合废弃物中石油烃类物质降解率可以达到95％以上，六价铬的转化率可以达到 与周边土壤相比增加300％以上，达到脱毒、脱胶、固液分离、降低酸碱度的目的。
通过58个不同地域、不同环境、不同类型油气田井场泥浆池原位修复示范应用实
3------------------------------验，证明了在陕北自然条件下微生物复合固体菌剂可以对钻井混合废弃物进行有效的原 位生物修复。在接种量0．3％．0．8％、温度&lO℃的条件下，复合菌剂中微生物能够以钻 井混合废弃物作为唯一营养源迅速生长繁殖，有效地降解、利用、转化废弃物中各类有 害成分。钻井混合废弃物的破胶、分层、脱水极为明显，pH值可由强碱性恢复至中性， 使钻井混合废弃物迅速转化形成适宜各类生物生长的良好微生态环境，大大降低和消除 钻井混合废弃物对自然生态环境的危害。实验所处理的58个油、气井场的泥浆池30．60 天后完全达到生物修复处理效果，均通过当地环保部门和油田相关部门按国家环保标准 和油田工程管理规定的现场达标验收。 关键词：钻井混合废弃物，微生物原位修复，微生物工程技术，复合固体菌剂，降解转 化
4------------------------------
Theintermixtureof
waste，whichmainlycomposed drilling—mud，
drilling waste
正在加载中，请稍后...地质旅行&&&&作者：夏树芳
　　地质旅行，对于地质、地理工作者来说，并不陌生。但是，真正比较系统他讲述这
方面的基础知识，无论在国外。或者在国内的出版物中，作者尚未见到过。同时，在专
业院校的教学计划中，也没有这样一门课程。所以，当我提笔写这本书的时候，不免感
到有一定程度的困难——不知从何着手为好？可是一颗普及地质科学的责任心驱使我大
胆地尝试。
　　如果有读者问我，为什么要写这本书，在此，我谈谈自己的写作动机。
　　第一，在多年的地质教育工作中，往往遇到一些学生的提问。在大学教育中，强调
精简课程，减少授课时数，让学生增加自学时间，可是课外读物毕竟太少，希望老师们
关心这一问题，写些小册子，以弥补不足。我想，大学生都具有自学的基本能力，做教
师的应该满足他们的合理要求。除了正常的教学、科研工作以外，应该尽自己的力量给
学生们再准备一些除教科书以外的，“精神副食品”，这是天经地义的。
　　第二，多年来，我接触过不少地学夏令营的青少年朋友，他们大多是高中一二年级
的在校学生，上过地理课，但缺乏野外实践知识。一旦来到山清水秀的名胜地，对着山
石发呆，不知如何结合基本的地质或地理知识进行路线观察。虽有老师指导，也总难发
挥他们主动学习的积极性，培养他们对地学的兴趣。因此，如果有一本能适当指导他们
有兴趣往郊外去作地质旅行，帮助他们理解地理课内容的图书，岂不更好？
　　第三，更多的生活在农村的青年人，每天都看到本乡本土的山容水貌，若是掌握一
点基础地质知识，在劳动之余，提一把铁锤，走走打打，说不定会发现某种奇迹——找
到贵重的矿产或珍异的化石。这样定会使他们加深钟爱家乡的感情，更加热爱自己的祖
　　为此，我在写作的时候，尽量照顾到具有地质专业知识的青年同志们，他们可将本
书作为课外补充读物之用；对具有中等文化程度、略具自然地理常识或稍微了解地质专
业知识的读者，也能对本书的某些部分发生兴趣，并用之于实践。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 作者
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　日于南京大学
第一章　什么是地质旅行
一、从游山玩水谈起
　　随着人类物质生活的逐步提高，解决了温饱问题以后，人们就会想到提高精神生活
的享受。游山玩水——离开家门，外出观光，游览名胜古迹，寻访名山大川就是其中之
一例，特别是近十几年来，各地的旅游事业蓬勃发展，参加旅游的人们日益增多。
　　况且人们在畅游之余，颇有大开眼界、增长见识的感触。借他山片石，为我所用，
对于促进物质生活与精神生活的建设还能起到积极的作用。请看历史上不少政治家、科
学家、史学家……的成就，差不多都跟“读万卷书，行万里路”联系在一起。后者也就
是游山玩水，用现代的术语来说，就是旅游吧！比如孔仲尼周游列国，风尘仆仆14年之
后，著书立说，设立讲坛，开办教育，成为伟大的教育家。司马迁所著的《史记》，被
鲁迅先生称之为“史家之绝唱，无韵之离骚”的不朽名著，是作者经过长途跋涉，遍访
华夏，对各地区的经济、风俗、习惯、古迹、山川充分观察以后而写成的。李时珍到过
河南、河北、江西、安徽、江苏等地，调查民情风俗和各种疾病的治疗方法，踏遍青山
寻找草药，深入民间搜求秘方以后写成了被誉为“东方医学巨典”的《本草纲目》。徐
宏祖从22岁开始，花了34年的时间，驰骛数万里，足迹遍及江苏、浙江、福建、湖南、
广西、贵州、云南等16个省区，凡游踪所经的古洞、名刹、温泉、飞瀑、奇峰、深林、
幽篁等灵境奇观，无不舍身而趋，饱览而归。他以惊人的毅力，非凡的胆识，“闻奇必
探，见险必截”。终于写下了一部地质、地貌的考察记录——《徐霞客游记》。该书成
为举世闻名的古代地学名著……如此等等，不胜枚举。所以说，游山玩水决非闲暇无聊
之举，乃是高度文明的表现。游山玩水不仅能锻炼身体，增强体质，而且对于陶冶性情，
开阔心胸，培养自己乐观向上的个性也大有裨益。
　　特别是现代科学技术突飞猛进的发展以后，制造了各类理想的交通工具，使游山玩
水更为方便。各种服务性行业的大力开展，又为旅游者提供了良好的生活条件；再由于
人们文化生活水平的日益提高，旅游事业得以迅速发展，旅游业已成为当今经济结构中
的第三产业的重要组成部分，为各国政府所重视，不少国家甚至把它列为国库收入的不
可缺少部分。
　　因此，如何指导人们去游山玩水，提高欣赏山水的能力与水平，如何观察风俗民情
等社会面貌，怎样结合科学考察去游山玩水，都成为今日精神文明建设中一件颇为必要
　　提到游山玩水，人们往往以羡慕的语气向地质或地理工作者问道：“你们的职业为
你们创造了游山玩水的有利条件，跑过不少名山大川吧？”从表面看，地质或地理工作
者有较多的时间和条件跟大自然打交道，能接触到许多山水风景。但从本质上讲，他们
更多地是注视着路途上的地质、地理现象及其特点，盘算着在科学或经济意义上有什么
发现。因此，纵使是千峰竞秀、万壑争流的绝处佳境擦身而过，也往往无意流连而让它
二、地质旅行并非游山玩水
　　对于研究或考查地质、地理、生物、水利或其他科学目的的“游山玩水”，严格地
说，并非人们常说的旅游。特别是对地质工作者的野外旅行来说，则另有其称呼，名之
曰“地质旅行”。说得清楚一些，就是以旅行手段进行地质考察的一项业务性活动。
　　当然，以地质旅行方式考查地质时，不可能对山水地质的特征了解得十分详尽，但
是很有必要。比如说，一位即使很有经验的地质学家，初到某地，在缺乏任何地质资料
情况下要开展工作，也必须先作一次走马观花式的旅行，熟悉一下那里的地势起伏、山
川分布、岩石露头、植被覆盖、气候特点乃至当地的经济情况、交通条件等等，这是为
下一步怎样开展调研工作进行物质和思想准备所必需的。
　　或者，一位野外工作时间较短的年青地质工作者，初到一处，虽有现成的大量地质
资料可以帮助他了解本地的地质情况，但他毕竟是“新兵上阵”，对前人的工作成果首
先要有一个“消化”过程，最好的消化方法就是亲身实践，获得感性认识，而这个开始
阶段的实践工作，也颇带有地质旅行的意思。
　　还有一种情况，更是经常遇到的，许多地质工作者可能由于职业的缘故，每到一地，
见有山岩，总喜欢敲打一番，习惯地拿出放大镜，观察一下这里的地质标本，探索此间
的地层年代、含矿情况、化石面貌、构造格架之类，说不定会有所发现，乘兴而归。这
种“游山玩水”的工作方法，也可以说是地质旅行吧！也许是一种传统，凡是碰到地质
工作者聚会——比如业务会议以后，往往挤出半天或一天的时间到附近看看山容水貌，
概略地了解一些地质情况，这样的“游山玩水”通常也被称为地质旅行。因为这种旅行
并不是单纯地出于雅兴或好奇，而是地质工作者联系自己的专业、随时随地增进自己见
识的一种好机会。
　　对于地质院校的学生，到野外作教学实习，由教师领着观察各种地质现象，听讲解、
作记录、画素描、采标本，沿着事先选定的路线行进，这实际上也是一种地质旅行。这
些实践活动，可以培养广大学生对地质科学的兴趣。
　　与此类似，老师们率领中学生开展地学夏令营活动，到野外去，边走边讲，引导青
少年初步了解若干地质矿产知识。这样的路线踏勘，寓科学于旅游之中，也是一种地质
　　由此看来，地质旅行不同于观光赏景、接触民俗、选购土产、写作游记之类的一般
旅游，而是具有学习专业知识性质的科学旅游。
三、地质旅行并非地质普查和勘探
　　正式的野外地质工作（即矿产地质勘查），一般分为两个阶段，前期是在一定的范
围之内作初步的地质调查研究，简称普查。它的任务是根据规章在地质调查基础上，达
到某种目的，比如找寻矿产、发现地下水或确定构造部位（特别是勘探石油所需要的）
的线索，为下一步工作做好准备，以便有的放矢。后期的工作，是在选定某个有意义的
矿产地后，深入进行地质工作，通过打钻、挖槽，揭示矿体（或其他项目）的形态、范
围、含矿性等等，为正式开采矿体提供可靠的资料依据，这一阶段的工作，简称为勘探。
所以普查和勘探是正式野外地质工作的两个既有区别、又有联系的重要步骤，每一位地
质工作者都必须掌握。
　　一般来说，地质旅行达不到普查或勘探的预期效果，这是因为地质旅行最多只能在
某地穿越一条或几条交通方便的路线，所获得的材料只限于“线的概念”，而且它又不
是按正规的路线、地质的规范进行工作，所以，旅行所至，只能得出些简单的认识。也
就是说，地质旅行代替不了地质普查，更代替不了地质勘探。
　　不过，话得说回来，地质旅行往往有启发性作用，通过偶然性，揭示地质特点的必
然性。由于地质旅行机动灵活，工作富有探索性，偶有发现，能以小见大，由此及彼，
具有举一反三的效果。所以，正式的地质普查或勘探工作开展之前，对于地质旅行中获
得的地质资料也不能忽视。比如在许多人迹罕至、交通不便、生活艰苦的沙漠、高山、
草原地区，不可能在一开始就动员庞大的队伍投入工作，只能先派小组或小分队，带上
必要的交通工具和生活资料，像探险队那样地不按规范穿越一条或几条路线，为开垦地
质的处女地而搜索前进。这样的地质旅行，正是正式地质工作大规模开展之前的必要步
四、地质旅行与地学研究的关系
　　古人有所谓“仗剑去国，辞亲远游”，说的是在旅游中学习各种知识，提高自己的
创作水平或专题研究的能力，并称之为“游学”。推而广之，地质旅行与学术研究也有
着密切的关系。
　　当然，在近代地质学尚未问世的时候，有意识地作地质旅行的学者是不存在的，不
过，在他们“宦游”或“游学”的过程中，搜集到有关地质科学的一鳞半爪，并进而予
以记叙或论述的事例则是常见的。也许可以这样认为：这些古代学者的片言只语，也算
是地质旅行的萌芽吧！
　　现在，让我们举几个主要的例子作为借鉴。
　　郦道元（466或472？—527），河北涿州人，幼年时，随着做官的父亲来到山东，
从小酷爱大自然，年长以后，特别留心于河道沟渠的分布和通塞情况的考察。做官以后，
游历的地方更多了，仍不断注意观察各地的地理、水文情况，收集了大量实际资料，终
于写成名著《水经注》。书中不仅纠正了以往有关我国河道发源、流向、流域等的错误
记载，而且涉及到了许多有关地质学的问题。
　　例如《（氵＋上晶下糸）水注》中描述平城（今山西大同）西南的火山和温泉等自
然景观时写道：“火山西溪水，导源火山，西北流。山上有火井，南北六七十步，广减
尺许。源深不见底，炎热上升，常若微雷发响。以草爨之，则烟腾火发。……伙井东五
六尺（1尺＝0.3333米，全书同），又有汤井，广轮与火井相状，热势又同。以草内之，
则不燃，皆沾濡露结，故俗以汤井为目。……井北百余步，有东西谷，广十许步。南崖
下有风穴，厥大容人，其深不测，而穴中肃肃，常有微风，虽三伏盛暑，犹须袭裘，寒
吹凌人，不可暂停。”
　　如果把这段文字当作地质旅行的记录来读，亦未尝不可也。现在，虽然当地火山已
经熄灭，但当地留下15座火山锥地貌，孤立突兀于平原之上，全由玄武岩构成，属内蒙
古高原火山区边缘部分。由此帮助我们了解了1400多年以前晋北地区的火山活动及其地
貌特征，是研究我国境内火山活动的难得文献。
　　在同一文中，郦道元还提到“山有石炭，火之，热同樵炭也”。可见，大同煤矿在
当时已经发现，或许早被人们开采利用了。
　　《水经注》里还有化石产地的记载：“石燕山（今湖南祁阳）有石蚶而状燕，因以
山名。其石或大或小，若母子焉。及雷风相薄，则石燕群飞，颉颃如真燕矣！”在这段
文字中，记载的腕足动物化石——石燕的产地是正确的。湘中泥盆纪地层广泛发育，所
含石燕化石甚多。不过，他所说的石燕遇雷风而飞，则不可信，大概是岩层露头久经风
化以后，当雷雨大作时，狂风卷过，将石燕吹落下来的形象描述。
　　至于郦道元对长江三峡、黄河三门峡的描述，不仅地貌形态逼真，而且文字优美动
人，不失为地质旅行实录之华章。
　　沈括（），钱塘（今杭州市）人，生于封建官僚家庭中，精通数学、物
理、天文、地质、医学、气象等多门类自然科学，对问题的思考具有非凡的天才，取得
了辉煌的成果。自23岁起，就开始做官，积极参与王安石的新政活动，经常出京到各地
查访新政推行的情况；出使过辽国，担任谈判边界问题的代表；还担任过抗击西夏入侵
的军事指挥官。直到1088年，57岁时退出仕途，来到京口（今江苏镇江），购置梦溪园
定居，晚年专心从事著述，完成《梦溪笔谈》，书中整理出昔日见闻，记载了许多极有
科学价值的资料，其中颇有相当篇幅是地质学方面的记述，具有地质旅行情趣。英国的
科学史家李约瑟教授把《梦溪笔谈》誉为“中国科学史的坐标”。
　　例如1070年，他在察访浙东时，游览雁荡山后记载：“诸峰皆峭拔险怪，上耸千尺，
穹崖巨谷不类他山。”他认为这种地貌特征是由于山谷受大水冲击，沙土尽去，导致巨
石岿然挺立。如大龙湫、小龙湫、水帘、初月谷等均是水凿之穴。沈括根据对山底和山
顶两个方面的认真考察，断定雁荡山奇峰峭壁的形成是由于流水侵蚀冲刷所致。这一卓
越的见解，比欧洲人最先提出流水侵蚀地貌的见解要早600年。至今在雁荡山龙鼻洞壁
上还留有沈括亲笔题名的石刻。
　　公元1080年前后，沈括任陕西（鹿阝）延经略安抚使，带兵抗击西夏，驻扎在延州
永宁关（今延川县东南35千米）。一天，他在黄河岸边深数十尺的土中“得竹笋一林，
凡数百，茎干相连，悉化为石”。于是他联想到西北地区气候干燥，气温寒冷，以致
“延郡素无竹”，进而提出疑问，并试图解释说：“此入地数十尺土下，不知其何代物，
无乃旷古以前，地卑气湿而宜竹耶？”今已证实，沈括在文章中所说的竹笋化石属三叠
纪的新芦木。他由此而推论的古地理与古气候特点，完全正确。据尹赞勋《我国古生物
学之根苗》中的研究，沈括的见解较之欧洲最早的同类见解的提出者达·芬奇要早400
　　另外，他在公元年间，还记载了泽州（今山西晋城）人家穿井时掘得一
物“蜿蜒如龙蛇状，畏之不敢触。久之，见不动，试扑之，乃石也”。他又根据“鳞甲
皆如生物”，于是推断“盖蛇蜃所化，如石蟹之类”。这里的蛇蜃化石可能是鳞木，因
为目前所见到的蛇类化石仅能保存其骨骼，蛇皮柔软而易腐，是不大可能成为化石的。
所以这则记录实际上是鳞木化石的最早报道，也符合当地的地质条件。
　　沈括在《梦溪笔谈》中还提到：“（鹿阝）延境内有石油（石油这一名词，即由沈
括最先提出），旧说高奴县出脂水，即此也。出于水际，沙石与泉水相杂，惘惘而出。
土人以雉尾裛之，乃采入缶中，颇似渟漆，燃之如麻，但烟甚浓，所霑幄幕皆黑。余疑
其烟可用，试扫其煤以为墨，墨光如漆，松墨不及也。遂大为之，其识文，为延州石液
者是也。此物后必大行于世，自余始之。盖石油至多，生于地中无穷，不若松木有时而
竭。”他还兴奋地赋诗云：
　　coc1二郎山下雪纷纷，旋卓穹庐学塞人。
　　化尽素衣冬未老，石烟多似洛阳尘。coc2
　　他还提到江西铅山的山涧流水中含有胆矾，可以炼铜，这些记录，都符合当地的地
质情况，对后来的找矿提供了可贵的线索。现已证实，陕北内蒙陇东地区，是一个规模
不小的油田。
　　像沈括这样的科学家，不但学识渊博，著述丰富，尤其可贵的是治学重视实地考察
与认真推论。虽一生从宦，行程万里，在处理繁重的政治和军事事务以后，凡旅行所至，
对于地理、地质、物候、动植物生态之类都极为留心，作了详细的记录，为我们作地质
旅行记录提供了很好的借鉴。
　　我国古代的地学家中，还应提到徐宏祖（），又名徐霞客，江苏江阴人，
自幼好学深思，博览群书，对于舆地志和山海图经之类尤感兴趣。他曾说：“丈夫当朝
碧海而暮苍梧，岂以一隅自限耶？”立志要“问奇于名山大川”。1608年，22岁时，在
母亲的支持下，离乡背井，遍游海内，历时34载，5次遇盗，4次绝粮，从未稍移其志，
以探索大自然奥秘为毕生快事。最后写出了地学名著《徐霞客游记》。
　　在这部著作中，徐霞客论述了山水地质的许多道理，例如他对我国西南石灰岩地区
的岩溶（喀斯特）现象的观察与理解都十分符合科学论证。文中所说的“诸峰分峙迭出，
离立献奇”，“乱峰尖叠，什石为伍”，“独秀四削天柱”，“碧莲玉筍世界”，“千
山百为群，离合竞变，有分三歧者，东歧大而高，中次之，西歧特锐，细长如竹枝，诡
态尤甚。有耸立群峰间，卓如簪笔者”都是叙述石灰岩地区峰林地貌的绝妙词句，也很
　　又如他注意到石灰岩区与非石灰岩区山麓堆积物的差异时说：“自柳郡（今柳州）
西北两岸山土石间出，土山迤逦间，忽石峰数十，挺立成队，所异阳朔桂林者，彼四顾
石峰，不受寸土，此则如锥处囊中，尤觉有脱颖异。”他在描述石灰岩的落水洞及溶蚀
洼地时说：“从岭上东向平行其间多坠壑成穽，小者为眢井，大者为盘窪。”提到暗河
时说：“升降土阜，上多回环，中洼如塘如井，俯不见底，水由地行。”“自驮仆陆行
至太平，辄知冈陀盘旋，四环中坠，深者为井，浅者为田，上下异穴，彼此共窜，盖他
处皆转峡出，必有一泄水门，惟此地明涧甚少，水皆从地中透去，窍之直坠者，下陷无
底，旁通者则底平可植五稼。”“飞流下捣，不见下流所溢……盖地穴潜通也。”
　　徐霞客对石灰岩洞穴中的钟乳石和石筍亦作了形象的描述：“洞顶垂石夭矫，交龙
舞螭，缤纷不一。”“乳柱花萼，垂垂围簇千万计。”而且对其成因提出解释：“崖间
有悬虬枝，为水所淋漓者，其外皆结肤为石，盖石膏日久凝胎而成。”
　　徐霞客还对岩溶的术语提出厘正，如石峰为峰林，圆洼地称环窪，落水洞称眢井，
天然桥称石梁等。其中“峰林”（热带岩溶山峰）一词，不但现今国内广泛使用，在国
际岩溶研究中亦广泛使用。例如牛津大学斯维汀博士在1993年的学术论文中还提到徐霞
客的贡献。
　　徐霞客对石灰岩区的地貌、地质特点的研究是最早的。他的著作是世界上第一部广
泛而系统地探索和记载岩溶地貌的科学文献，欧洲人对石灰岩地貌进行广泛的考察始于
公元1774年的爱士培尔，最早对石灰岩地貌进行系统分类的是公元1858年的罗曼，比之
徐霞客要晚二三百年。
　　徐霞客在旅途中对水文学的研究也有独到之处，比如自《禹贡》以来有“岷山导江”
之说。当他看到黄河的发源地在昆仑山之北的星宿海，河流如带，其宽度不及长江的1
／3；而长江江面宽阔，流量很大，于是产生了为什么黄河流长而长江流短的疑问，欲
穷其秘，亲自踏勘，终于查清金沙江是长江上游的事实，最后写成《江源考》。
　　徐霞客在旅途中也注意到火山地质现象，当他到达云南腾冲（当时称腾越）打鹰山
时，听说山上有个时时喷冒蒸汽的深潭，30年前发生过一场大火，把山林都烧光了。于
是他登上山去观察，记载了火山喷发物——赭红色的浮石，状如蜂房，分量很轻，最后
他感叹道：“真劫灰之余也！”腾冲活火山正是17世纪时首次喷发，当时的情景正巧被
徐霞客记载下来，十分可贵。
　　据专家考证，现存的《徐霞客游记》，仅原作的1／6，共40多万字。即使就现存的
这些篇幅，也够称得上地学巨著了。无怪乎英国的李约瑟教授说：“他的游记读起来并
不像17世纪学者所写的东西，倒像是一位20世纪的野外勘探家所写的考察记录。”
　　这里介绍了三位有代表性的我国古代科学家的著作，大致可以窥见旅行记录与学术
研究之间的关系。其他如司马迁、法显、玄奘等的有关旅游作品中，涉及到不少经济地
理、自然地理方面的内容，也有少量地质内容，就不一一细述了。
　　国外有许多著名的科学家，也都十分注意旅途中的笔记或日记之类。例如达尔文能
够写出名著《物种起源》，主要是他参加贝格尔号的环球航行，将其沿途所闻所见，作
了忠实的记录（其中有相当一部分也属于地质内容），回国整理以后，深化认识，终于
创立了生物进化学说。
　　其他如早期来华的外国地质学家庞培烈、李希霍芬、维里士等的地质专著，也都是
在穿越路线的基础上，将随手的记录内容整理出来的，毋需详述。
　　我国老一辈地质学家能够在没有地质资料可供参考的空白地形图上填绘出色彩斑斓
的地质图，并写出所经之处的地质处女报告。其基础工作，就包括类似地质旅行或路线
观察等内容，只要我们去查阅一下他们的野外工作日记、沿途笔记之类，就可以深受启
发。其中最有名的，恐怕要数我国近代地质学的创始人之一丁文江先生的西南地质调查
报告。黄汲清在整理他的遗稿时，发现他的论文仅占他所掌握资料的1／10，这些原始
资料，都是他在地质旅行时的实地记录。
　　有些地质学家，在疗养或休养期间，当围绕着住处周围散步的时候，对那里的山石
也不忘细心地观察。例如李四光在大连疗养院附近发现的“莲花状构造”，随手作了记
录，成为后来撰写专著的基础资料。这是特殊的地质旅行与学术研究的关系之一例。
　　还有些地质旅行中的记录可以产生多种“副产品”的学术论文，例如黄汲清在1941
—1943年间曾两次到甘肃、新疆进行石油地质普查，但在沿途考察时，除了集中精力观
察石油地质问题外，也注意地貌和第四纪地质现象。后来，他把这些附带记录下来的素
材写成学术论述《中国新构造运动的几个类型》。
　　如前所述，地质旅行是地质普查的前导。现在也不妨说，地质旅行也是地学研究的
第一步。道理很简单，涓涓细流汇成江河，而最后归入大海。科学上的点滴观察，信手
记录，当累积到一定程度时，思考良久，豁然贯通，也许某些成果会勃然产生。所以，
地质旅行对于从事地质工作或对地质有兴趣的人来说，无疑是一项十分重要的工作，它
是地质科学研究中的首要步骤。
　第二章　地质旅行的目的与任务
　　虽然地质旅行不同于地质普查或地质勘探，似乎没有什么“硬任务”的规定，但毕
竟它是具有科学意义的专业性旅行，总要联系到一些地质业务问题。因此，对地质旅行
提出若干目的和任务，还是很必要的，至少可以使每一个参加地质旅行的人明确自己的
目的，有所作为。
　　依我的理解，其目的与任务应包括下列几个方面。
一、了解沿途地貌特征
　　凡地质旅行，一般总不会选择在一望无际的大平原上，大多数情况是选择在地势起
伏的山川地带进行，因此，首先要遇到的就是比较复杂的地貌问题。
　　什么是地貌？先从地形谈起。所谓地形，是指地势高低起伏的变化，即地表的形态。
诸如山脉、丘陵、河流、湖泊、海滨、沼泽等均归属之。假如以图形表示，也就是用等
高线绘制出来的地形图。如果要进一步追究，这里的山岳为什么如此高耸？那里的山丘
为什么显得低矮？为什么河流会从这里通过，而且弯弯曲曲？湖泊的边岸为何如此平直？
诸如此类的问题，仅仅停留在地形的观察上是解答不了的。而必须进一步研究高山和低
山内在的岩石特征和差异，或者研究地质构造有无控制之类；湖岸的平直，是否有巨大
的断层通过；河道的弯曲，是否在流域范围内有软硬不同的岩层控制所致。总之，我们
研究了地表形态的差异原因或成因以后，才能解答这些问题，这就是地貌的具体内容。
所以，地貌是在地形的基础上再深入一步，须探究其前因后果。总之，地貌学乃是研究
地形成因的科学（图2.1）。
　　地形特征是受地质特征控制的，地形起伏，反映出地质的性质。
　　许多区域地质的特征表明：山脉的走向往往与区域构造线（断层或褶皱轴向）方向
大体一致，像我国东半部多见北东方向延伸的山脉即所谓震旦走向，就与构造线的“华
夏方向”一致。又如山坡的陡峻或平缓，与岩层的产状有关，如山坡方向与地层倾斜方
向一致，常呈缓坡；反之，则呈陡坡。如河北承德的山地风光和南京的紫金山（图2.2）
即为二例。山形的突兀起伏，也反映出岩石性质的差异，如“诸峰分峙迭出，离立献奇”
（徐霞客语），“江作青罗带，山如碧玉簪”（韩愈诗）的桂林地形，则系平整的厚层
石灰岩地层在热带气候环境中侵蚀所形成；峻拔尖削，紫气生光的林立悬崖削壁，如黄
山、雁荡山的山水风光，往往是花岗岩、火山岩类构成之地形。顶平如桌，垅岗逶迤的
丘陵，往往是玄武岩组成，并构成特殊的火山景观。山坡突然而止，陡崖如劈，成排的
“三角面”山定向延伸，往往是新断层通过之处，即所谓断层崖地貌现象，如昆明的滇
池边岸。凡此上述种种地形与地质特征均有密切联系，也是地貌学要研究的内容。
　　实际上，沿着预定的路线作地质旅行时，最概略的地质情况的了解，往往是从地貌
开始的，也可说是由表及里的观察。所以，沿途的地貌观察就成为地质旅行的先行任务。
二、了解沿途地层年代
　　地层是研究一切地质问题的基础，确定地层的年代是进一步研究当地地质构造、地
壳运动、山川的来龙去脉以至矿产形成的过程等的必需步骤，所以在地质旅行时对沿途
地层年代的确定是十分重要的。
　　这里所说的确定地层的年代，是指地层的相对地质年代，即了解各地层之间的先后
或新老的次序就行了，不需要同位素地质年代（绝对年龄）的数据。
　　在野外确定地层的相对年代，基本上应注意以下几项：
　　（1）地层排列的顺序：说来很简单，在正常情况下，即未受或稍受地壳运动影响
的地层，位于下者为早（老），位于上者为晚（新），这是尽人皆知的。所以，凡平整
或微作倾斜的地层按此原则就易分辨出新老来。但问题是，如遇直立地层，位于左侧、
右侧者孰新？又如受到多次地壳运动的影响，以致其原来的上下层序发生紊乱，有时甚
至完全搞颠倒了的地层，又怎样恢复其原先的层序？这样，必得从每一单层岩石的各种
特征作综合的详细研究以后才能确定。其具体的判断方法，将在后面第四章“沉积岩地
区的地质旅行”中作介绍。
　　（2）凭地层内所含的化石判断层序：化石是埋藏在地层内的古代生物的遗体、遗
骸和遗迹的总称。由于生物在进化的道路上，具有阶段性和不可逆性的特点，所以化石
的从原始到高级，从简单到复杂的各种特征，都记录了地质历程的先后关系。根据化石
的种类以及它们的进化特点，确定其所在的地层层位，从而了解这些地层形成的年代。
所以寻找或采集化石也就成为地质旅行时的重要工作，是确定地层年代的关键手段。
　　实际上，富有经验的地质工作者在野外寻找化石时，主要是寻找“标准化石”。所
谓“标准化石”，主要是指该类化石数量不多、生存时间短暂、分布地域广泛、特征清
楚、易于识别鉴定者。例如寒武纪地层中的三叶虫，奥陶纪地层中的笔石，石炭、二叠
纪地层中的呢，新生代地层中的哺乳动物化石等等。
　　（3）注意地层间的接触关系：地层的接触关系反映出地质历程中的地壳运动情况。
也就是说，每次地壳运动以后，多多少少总在地层的界面上留下当时运动特征的某些形
迹，根据这些形迹的特性可以判断当时地壳变动的激烈或缓和的程度，并借此了解地层
在形成过程中有无沉积间断、当时的地壳运动是造山运动还是造陆运动等等。根据这些，
联系区域地质情况或邻区的相似情况，大致确定其地层的年代。
　　（4）观察地层的岩石性质，包括其中的矿物成分、组织结构、颜色等方面，由此
间接地推断所遇地层的地质年代，即所谓岩层对比法。也就是将两地或两地以上所遇到
过的岩性相同或基本相同的地层进行比较，如甲地的地层已经凭其中所含的化石或其他
手段获悉其所属的地质年代，那么乙地某相似地层的年代也许就与甲地的相同了。
　　（5）就已知的标志层推断未知地层的年代。所谓标志层，往往含有某种丰富的化
石，具有特殊岩石性质的地层，容易识别并确定其地质年代，如果这一套岩层层序正常
的话，则位于标志层上下的地层年代也就不言自明了。例如山东泰安地区，晚寒武世的
“竹叶状灰岩”，长江中下游一带晚石炭世的“球状构造石灰岩”（实际上是一种葛万
藻化石），都可列为标志层。
三、了解山川的来龙去脉
　　当沿途地层的地质年代和地层之间的接触关系搞清楚以后，大体上也就可以阐明当
地山川的来龙去脉了。
　　这实质上就是了解山和水的形成年代及其以后的地理面貌的变迁。比如在穿行路线
地质时，见到以下几种情况：①从寒武纪到三叠纪各地层的接触关系比较正常，上下层
间见不到角度不整合现象；②在一系列地层中，仅见泥盆纪地层属于陆相（在大陆环境
里）沉积，其他地层全为海相沉积；③三叠纪以后的侏罗纪地层，是陆相沉积，两者的
接触关系，呈明显的不整合，而且侏罗纪以前的诸地展倾斜较陡，大体一致，但侏罗纪
地层相当平坦，其底部有一定厚度的砾岩层（图2.3）。
　　根据上述的基本资料，我们就可以分析这座山脉的基本历史了。从寒武纪到志留纪，
当地是海洋环境。志留纪晚期，当地有所抬升（属于造陆运动的性质），出现陆地。所
以泥盆纪的地层就在高出海面以上的新生大陆环境中形成，表现出湖沼或河流相的特点。
到石炭纪时，地壳发生下沉，海水再度侵进，大陆沦为海洋，一直持续到三叠纪晚期，
又形成一套新的海洋中沉积的地层。三叠纪末，当地发生了比较剧烈的地壳运动，不仅
使以往的所有岩层都抬升出水面，而且使这些岩层在抬升过程中发生断裂和褶皱，也就
是造山运动，形成山脉，海洋环境宣告结束，紧接着在新生的山系上发生风化、侵蚀作
用，出现了新的河流、湖泊，造成陆相的侏罗纪地层，掩盖在三叠纪及其以前诸地层
（往往构成盆地的基底）之上，不整合接触面即由此而成。再考虑地层倾斜情况，表明
此间的山脉在三叠纪末期已初步形成。这里，我们见到了一幅沧桑变迁的画面，即山川
的来龙去脉了。
四、了解沿途矿产资源情况
　　这里所说的矿产资源基本上包括三大类：第一类是不属于地层本身形成的矿产，而
属于地下岩浆、热液上升到地壳某个部位，凝结聚集或与周围岩层发生某种化学变化而
产生的有用矿物，它们的大多数属于金属矿产。第二类是直接与地层形成有密切关系的，
或者说地层本身就是某种矿产，或矿产赋存于地层中，比如白云岩、石灰岩、石英砂岩、
铝土页岩、铁矿层、煤层、油气层、磷矿层、石煤层、石膏层等等。第三类是储存于岩
层或断裂带中的水资源，也就是剖面上所见的泉水或热泉出露情况及其埋藏特点。旅行
时，不仅要注意沿途这些资源的有无问题，而且要粗略地估计资源的数量和质量。
　　如果旅行路线沿河道、溪涧前进，还应注意河床或河滩上砾石、砂屑沉积中的重矿
物赋存的情况，比如金砂、锡砂、钨砂、独居石砂、磁铁矿砂等等混杂其中，随手抓取，
肉眼观察，亦有所见。根据这些重砂（矿物）的蛛丝马迹，顺藤摸瓜，沿水道溯源追索，
或许会发现其原生矿床的所在地，至少可以缩小找矿的范围。即使对重矿物砂未能及时
追寻踪迹，了解其“矿苗”情况，但作好记述，对以后的找矿工作也是有意义的。
　　最有意思的是金刚石砂，往往以其晶莹耀眼的光芒和坚硬的颗粒为特征，在山坡、
山麓、河滩地带夹杂在岩石碎屑或沙泥中暴露出来。特别在雨后放晴之际，最易发现。
而且从金刚石砂的线索可以追寻其原生矿体。例如鲁苏交界处长期以来在平丘缓岗的斜
坡上往往被群众捡到金刚石砂粒，后来根据地质和地貌特点，探索其原产地，终于在山
东蒙阴境内找到原生的金刚石矿床。
　　黄金也是极易识别的矿种，例如1984年7月间，湖南省会同县有群众偶然看见一块
大石头上发出点点金光，走近一看，果然是金屑，其中最大的一片竟有手指头那么粗，
这块含金的石头嵌生在褐铁矿化的石英脉中。消息传开，山沟里沸腾了，几天之内，聚
集了千余人淘金。后经地质队专题调研，这些金子是生产在十几亿年前的变质岩系中。
后来由国家管理开采。
　　了解沿途的矿产资源概貌以后，可以为进一步勘探提出计划，甚至对此间的经济建
设问题提出初步设想。
五、注意生物和人类的活动与矿床的关系
　　由于构成地壳的各类岩石的元素分布并不是均匀的，各地岩石风化以后剥落下来的
碎屑，散布到土层中，使土层中的元素也不均匀，例如花岗岩区的土壤多含钾、铷、銫、
锂、钡；闪长岩、粗面岩、辉长岩区则多含铁、钛、钒；玄武岩、橄榄岩区则多含铬、
镍、钴和镁等元素。因此，生长在那里的动物和植物，在它们器官的某些部分，甚至某
些种类的特殊性上都有明显的特点。若是某些元素聚集而变成矿床的话，生物的特殊性
更加清楚，成为找矿的指示。最有意思的例子就是海州香薷，俗名铜草（图2.4）。它
最欢喜生长在含铜元素较高的地表或碎石堆上，几乎满山遍野，随手可摘。尤其是它散
发出一股异常的“铜臭”气味，行人到此，莫不惊异，环顾四周，随“香”觅物而认识
它。因而，铜草便成为天然的“报矿”草了。
　　有些山区居民，往往有某种地方性疾病，患者痛苦不堪。多数是因为那里的饮用水
中缺乏某种元素，或过分集中某种元素之故。如作进一步了解，往往反映了这些地区有
某种矿床埋藏的可能性。例如某地有一山村，居民面黄肌瘦，体弱多病，贫血症十分普
遍。后经地质队协同环境保护部门深入调查研究，才发现这里的山村居民长期以来饮用
村边一条小溪中的流水，而这条溪流正好流经铜矿区，不健康的原因即由此而来。这条
不经意的线索，为后来找到一处储量可观的铜矿提供了重要的信息。
　　又如龋齿病，或者称为“斑釉齿病”，就是患者的牙齿上出现白色、黄褐色、黑褐
色的斑点或斑块。意大利维苏威火山附近的居民很早就发现他们的牙齿有此病症，印度
的马得拉斯、日本、美国、北非等地也发现类似的病症，经调查，原来这些地方居民的
饮用水（天然水）中含有过量的氟，而氟的来源，又与当地火山喷发有关的岩石或矿物
中的成分有关。再如有的农田，由于含有铅、镉的水流进入，而使稻秧枯黄致死，由此
线索，可以寻找附近的铅、镉矿床。
　　提到镉元素，前些时候曾报道福建邵武水北镇高阳村是远近闻名的女儿村，这个距
离市区23千米的小山村里，共有22户人家，40多年来共出生婴孩136人，其中女婴占125
名，男婴仅11名，比例为1：11.4。后来查明，当地的饮用水中含有过量的镉，它对男
子的精子有不利的影响，所以出生的婴儿中男女比例失调。
　　此类实例颇多，不胜枚举，这一课题，是当前环境地质研究的重点，我们在野外旅
行时不得不予以注意。
六、了解沿途经济地理与地质的关系
　　主要是通过沿途所见的农作物、居民聚落、道路等的布局情况察看当地的地质特点。
这是因为在水质与土质上的反映颇为敏感，由此指示地质特点。比如在北方比较干旱的
地区作地质旅行时，当发现村落比较集中，农作物长势良好的地方，多半有大量泉水流
过，由此可以进一步调查当地的水文地质条件。笔者在山西汾河谷地旅行时，曾见到太
原晋祠附近和洪洞县广胜寺一带颇似江南的景观，农田齐整，一片葱绿，屋舍毗连，流
泉潺潺。原来两地各有一股流量不小的泉水从山洞中流出，当你进一步临近洞口查看时，
便会明白原来这里正是早奥陶世与中石炭世石灰岩地层间的不整合面，再加上断裂的错
动，形成一条规模较大的断裂带，周围岩溶空隙中的储水，就大量往断裂带所在处集中，
乘虚涌出地面了。
　　又如在江南一些大河谷地区旅行时，但见一片紫红色的丘陵地形，起伏连绵，而生
长在坡地上的农作物长势不佳，惟见稀疏的松树错落其间，也很少见到较大的村落分布。
一路行来，“红尘”滚滚，尾随其后。虽然见不到坚硬的岩石露头，但有经验的地质工
作者，十之八九可以猜测到所经之处乃属白垩纪晚期至早第三纪早期的“红层”，即砂
砾岩夹泥岩的地层。
　　通过经济地理特点来观察地质现象，最适宜于长途地质旅行，比如坐汽车或火车。
七，了解风景名胜与地质的关系
　　这一点，实际上是地质旅行中最为经常接触的课题，有人将研究这类问题称之为
“山水地质”。这是因为风景名胜地点，必有山水之美，究其缘由，自然与当地的地质
特点有密不可分的联系。
　　比如厚层石灰岩发育的地方，由于含有碳酸的水溶液沿着岩石的缝隙渗透溶蚀，久
而久之，造成奇峰林立、涡洞相通的岩溶地貌，俨若一幅碧莲玉筍图像。而花岗岩、火
山岩地区，由于岩性坚硬，不易溶蚀。而断层、节理在此出现以后，刀劈斧削的悬崖随
处皆是，造成险峰拔地千尺、深渊坠谷万丈的景观。再如湖南张家界国家森林公园地区，
由于当地泥盆纪的砂岩与页岩地层相当平整，垂直节理十分发育，把砂页岩层切割成大
小不同的块体，再经流水、雨水、霜冻等的雕琢之后，出现了神奇的峻峭峰林、奥秘的
深邃幽谷、清澈的流泉飞瀑，还有石炭二叠纪和三叠纪的石灰岩，构成奇巧的岩溶洞府。
完好的自然生态环境和人迹罕到的原始次森林组成一幅又一幅天然画图，游人到此，莫
不称奇赞叹。至于烟波浩森、浮动乾坤的大湖或海滨，则可追寻湖泊之成因、海岸之由
来。这些往往也是地质学家作专题研究的好材料。
　　如有机会坐着轮船沿江河作长途旅行，若穿越于“重岩叠嶂，隐天蔽日”的峡谷地
带，或航行于急流飞漱、悬泉奔泻的险滩上，此乃地质近期的上升区，或许有背斜构造
被河流切穿；若在迂回水道中前进，曲流两岸，旷达开阔，偶有平丘缓岗，伏地蜿蜒，
一眼望去，“野旷天低树”，“月涌大江流”，说明已进入河流的下游地段，冲积的泥
沙十分发育，则应属地质近期的下降区，至于那些大片分布着页岩、泥岩、千枚岩、片
岩等软弱岩性的地区，因极易风化侵蚀，仅见低山起伏，平畴相间，平淡无奇，便谈不
上什么景致了。
　　在查勘山水地质新地点的同时，应该注意到能否开辟作旅游区的可能性。例如1983
年在南京郊县六合桂子山开挖石方时，在一座不出名的玄武岩小山坡上暴露出比较罕见
的火山石柱林，颇为壮观，前往参观者络绎不绝（图2.5）。尤其对研究火山地质，更
有价值。于是当地政府企图在此兴办旅游事业，而一般不懂地质的群众看过石柱林风光
以后，反映并不强烈，于是又邀请几位地质学家前往进一步调查，发现当地遍布含有玛
瑙的砂砾石地层，不远处还有一座规模颇大的水库，鱼产丰富。这样，不仅湖光山色，
引人入胜；而且美味鱼餐也逗人喜爱；再加上毗邻处尚有一座保存完整的火山口遗址，
更是地质学家向往之地。如此数点联系在一起，不就可以建成一座富有科学意义的火山
地质公园了吗？
八、从文物考古资料了解地质事件
　　文物考古资料在我国极为丰富，遗憾的是很少被地质学家利用研究地质事件。当地
质旅行时，应予注意。
　　例如我国西北黄土高原地区，在相对高度数十米的阶地上，经常发现若干新石器时
代或稍迟一些的村落遗址，似乎颇不符合自然条件，因为一般而论，居民点总选择在傍
水地方，方便生活。由此，可以猜想到：当初先民们的村落所在地不像今日所见的那么
高，而是位于高出河水面10米、20米之间，所以目前村落遗址的高度，可能是由于数千
年来当地地壳抬升的缘故。
　　另一种相反的例子，在野外经常见到一些沉没于湖泊或河流、海滨水下的古村落、
古墓葬。想当初建造时，不可能埋没于水下，值得进一步调查其原因。如无人工建设方
面的影响，例如筑水库之类，那么就可以考虑地质沉陷的因素了。如淮河下游的泗洲城
遗址（在今江苏泗洪县管辖的洪泽湖边岸及水下），明代时完全位于陆上，其城北有规
模宏伟的明祖陵（朱元璋祖父的陵墓），而如今不仅整个泗洲城淹没于水中，连当年位
于高地上的明祖陵也半淹于水中。600年来，为何出现如此巨变？虽有可能受到历史上
的淮河洪水暴涨、改变流路、水流受堵的影响，但也不能不考虑地壳的沉降原因。类似
的情况，在太湖沿岸，钱塘江口附近也有所见。
　　此外，如一些石碑、宝塔、古建筑，由于历史上的某些地震，使之发生开裂，壁面
上的文字或佛像图案（图2.6）等发生错位，对于地质工作者来说，是一项难得的资料。
由此可以了解到当地以往发生地震的烈度。或者在某些古墓内的供桌上所摆设的器皿被
地震震落在地，甚至土石堆砌的供桌发生开裂或崩坍一角，断裂方向与当地地质构造线
一致，由此证明，这条构造线在人类历史时期尚有重新活动的迹象，属于新构造运动的
性质，应该特别注意。因为这些材料对于当地的建筑设施十分有用，尤其是工程设计者
所不能忽视的。因此，近年来有所谓“地震考古研究”之说。我国是具有几千年历史记
载和文物佐证的文明古国，这些素材意义之重大，可想而知。
　　有时，在旅游过程中，也能收集到有意义的地质资料，例如江苏镇江金山寺西侧石
壁上有一块古代金山图的石刻，明显地表示出金山原是长江中的小岛，清代道光年间以
前，均需横渡上金山。早在宋代，苏东坡作《游金山寺》诗有云：“羁愁畏晚寻归楫，”
可为佐证。旧戏中有所谓“水漫金山”的传说，也是符合当时的地理特点。后来，由于
长江的摆移淤积，自清代道光以后，金山就与陆岸相连，变成“骑驴上金山”了。于此
一方石刻图，岂不是帮助我们了解到近代长江的变迁？
　　又比如民间故事广泛流传的“梁红玉击鼓抗金兵”的故事，公元1130年春天，韩世
忠指挥水兵自镇江金山溯江乘胜追击金兵，把几万金兵包围在黄天荡，取得大胜。这黄
天荡现今已不存在，地理学家与历史学家合作研究，终于考查出古黄天荡位置位于南京
市郊区的栖霞山与龙潭之间的长江河漫滩上。由此了解到1000多年来长江水流的变迁，
对现今的沿江开发设计颇有价值。
　　综上所述，地质旅行中的观察任务是多方面的，但并非在每一条旅行路线上都能够
如数实现，只能说根据所经地方的具体情况决定其观察任务。至于其目的，只能归纳为
一个，就是为地质调查工作提出必要的建议，最终为国民经济建设服务。
第三章　地质旅行的准备与方法
一、地质旅行的准备工作
　　既然我们的地质旅行带有一定的任务，那么，欲达到预定目标，做好充分的准备工
作，是十分必要的。
　　1.文献资料阅读
　　有目的地查阅将要登程路线上的有关文献资料，了解前人的工作成果、具体的行程、
遇到的问题，特别是地质方面的资料，然后再根据自己的打算，订出可行的方案，避免
走“弯路”，使地质旅行收到事半功倍的效果。
　　目前，全国性的1：20万比例尺区域地质调查在很多地方已经结束，相应的调查报
告及地质图件也已陆续出版．为我们阅读文献提供了有利条件。
　　对小范围的地质旅行来说，许多区域性的综合报告，或专题调查报告、学术论文甚
至科普文章都可以搜集阅读。
　　除此以外，我认为凡旅途将要经过地区的地方志、古籍记载乃至游记之类也可以顺
便浏览。因为在这些非专业性的文字中，往往有与地质有关的记载，如哪里采过矿，哪
里发生过地震等，如能继续追寻踪迹，也将会获得某种成果。
　　特别是我国，世界文明古国之一，我们的祖先在与自然斗争中，积累了丰富的经验，
其中不乏与地质科学有关的记载，常见的地名之类，往往就能反映出古人在那里开采过
　　例如湖北大冶铁山，果然名不虚传，整座山都是高品位的铁矿石。1952年以后，从
铁山开始，经过大力勘探，在地下发现了更大的铁矿，为武汉钢铁公司提供了数以千万
吨的铁矿原料。
　　以铜字命名的地名更多，如江西德兴铜厂、安徽铜陵铜官山、湖北大冶铜录山、山
西中条山铜矿峪、南京附近的铜井与铜山等等。这些地方，确实都是铜的产地，并且自
古以来就已开采，但由于古代采矿技术与打洞条件的限制，往往只能开采表面露头下不
深的小部分铜矿，无法向地下纵深处延伸。现在，我们已在这些古老铜矿或废弃不开采
的老铜矿基础上，经过进一步地质勘探，扩大了它们的储藏量或矿区的范围，取得了很
高的经济效益。在这些铜字命名的地方，如今已建立了规模可观的铜矿山。
　　有些地名，非铜非铁，却有其他金属字眼，例如甘肃白银市，原名白银厂，50年代
勘探发现，当地是一处颇有规模的黄铁矿型铜矿。老百姓为何称之为白银而非铜呢？原
来，这种类型的铜矿床表面确实存在一些银矿。又比如祁连山地区的一些铜矿，一般每
吨也含有几克银、几十克银，甚至几百克不等，当达到100克以上，够银矿的工业品位，
就成为银矿山了。也许最早是从这种黄铁矿型的铜矿表面先认识银，名称就这样叫起来
　　湖南新化锡矿山，也是以矿命名的地方，早在明代洪武元年（1368年），当地居民
就发现了矿，由于他们还不认识锑，而且锑与锡的外貌特征又很像，于是叫起锡矿山了。
直到近代，经地质学家纠正，才知道这里是世界上储藏锑矿最丰富的矿山，素有“世界
锑都”之称，但旧有的锡矿山之名却留下了。
　　当我们注意这些老矿区遗址时，往往还能看到古代开采的痕迹，如冶炼以后丢弃的
炉渣、废弃的矿石堆。古人冶炼技术不高，含矿量稍低的矿石都无法提取干净。用现代
科学技术水平看，这些废渣、废石堆身上往往还能发现“高品位”的矿石呢！例如前文
提到过的江西德兴的斑岩铜矿，开采历史恐怕已经有1000多年了，而山坡上的老矿洞有
好几处，“废渣”、“废石堆”上到处都能捡到有用的矿石。从1954年开始，地质队在
这里工作，连续几年的勘探，终于探明这是一处大型的铜矿山，现在已成为我国重要的
铜矿基地。
　　就拿德兴来说，当地不仅可见“废渣”、“废石堆”之类的自然证据，而且当地的
县志上还有详细的记载：唐、宋以来就有人在此采铜和冶炼硫磺的记录。德兴铜厂祝家
的《祝氏宗谱》也有记载云：“明成化年间（）采铜颇盛”之语。清代人顾
祖禹所作的《读史方舆纪要》中也记述：“铜山（即铜厂）在德兴东北三十里（1里＝
500米），唐置铜场处。山麓有胆泉（硫酸铜的水溶液），亦曰铜泉，土人汲以浸染，
数日，辄类朽木，刮其屑煅炼成铜。”如果用现代科技语言将这段文字加以解释，就是
说，乡民们用硫酸铜溶液浸铁而刮取铜粉的方法来炼铜。实质上是应用简单的化学置换
方法提取铜。
　　又如，北京附近，有一个地质队在那里找寻铁矿，辛辛苦苦地找了好几年，而且动
用了钻机，结果还是没有找到像样的矿体，领导决定撤离，另找地方。而有些地质队员
仔细地研究了当地的地质条件，认为还有希望，只是因为打钻的部位没有选准。正在踌
躇之际，他们想到古籍，于是找来当地县志及其他有关的古书，详细地翻阅了资料，最
后认为，应把钻机搬到“古矿区”去，果然在地下深处打出优质厚层的矿体，找到了新
的矿体，由此地质队又安定下来，扎寨勘探。
　　由此启发，翻阅古书整理出找矿线索是完全可能的。例如战国时代成书的《管子·
地数》篇中有“出铜之山四百六十七”，也就是说，在我国东半部，当时已经开采铜矿
的山已达467个了，可能有人认为夸大不可信，但进一步想想，殷周时代，我国的青铜
器十分发达，数量特多，质量亦佳，从武器到日常用品，无不取材于铜，可见铜矿的开
采当时已经很普遍了。考古学家如果能真正考查出这467个铜产地的具体地点，再结合
地质调查，该能做出多大的贡献啊！
　　另一本也是战国时期成书的《山海经》中，亦记载了600多处出产80余种矿物、岩
石或矿石的产地，无疑也是值得好好研究的。
　　甚至在吟咏古代诗词时，也会给我们启发，例如唐代刘禹锡（772—842）被贬到湖
南时写的《浪淘沙》之六云：
　　coc1日照澄洲江雾开，淘金女伴满江隈。
　　美人首饰王侯印，尽是沙中浪底来。coc2
　　在这首小诗中，他指出沙金最容易聚集的地方是在澄洲（指江心小洲）和江限（指
江流的弯曲处）两处，这里是淘金最合适的地方。现已查明，常德附近的沅水中确实产
有沙金，前已提及，湘西会同县发现金矿的地方正是处在沅水上游，可见此诗是写实的，
是有科学意义的。如果说，地质工作者事先不知常德产沙金，偶然读到《浪淘沙》，岂
不是启发我们去找金矿吗？
　　再如清代康熙皇帝游南京燕子矶有诗云：
　　coc1锸江当时此矶雄，振翼翩跹俨若飞。
　　此际涨沙成沃土，春来惟见麦菲菲。coc2
　　在诗中，写出了“矶”的地貌特点，又写出了长江淤积形成河漫滩的经过。后来，
乾隆皇帝游燕子矶留下的诗篇中，更细致地刻画出这里的地貌特点：
　　coc1当年闻说绕江澜，撼地洪涛足下看。
　　却喜涨沙成绿野，烟村相凿久相安。coc2
　　于此可见，200年前的燕子矶是三面环水、一面接陆的滨江小丘；而如今已变为三
面接陆、一面临水了。读此七绝，抚今追昔，沧桑变迁，可见一斑。
　　至于晚唐诗人皇甫松的《浪淘沙》：“宿鹭眠鸥非旧浦，去年沙嘴是江心。”说出
了江流对沙洲的破坏和堆积作用的迅速变化，在短短的一年间，河流的地质作用，使当
地的地理面貌发生巨变。
　　再如位于江苏东北角的连云港市的地质演变，也可在古籍中找到，《山海经》与
《水经注》都提到郁州（今连云港市的新浦）在海上。沈括在《梦溪笔谈》中提到连云
港市西侧东海县境内的羽山：“尧殛鲧于羽山，旧说在东海中，今乃在平陆。”而羽山
之东的云台山，当时苏东坡（）作游览诗所提的则在海上：
　　coc1郁郁苍梧海上山，蓬莱方丈有无间。
　　旧闻草木皆仙药，欲弃妻孥守市寰。coc2
　　甚至明代吴承恩（1510？—1582？）写《西游记》时提到的花果山（云台山脉的一
部分）也还在海上，他写道：“东胜神州海外有一国土，名曰傲来国，国近大海，海中
有一名山，唤为花果山。”但由于黄河淤积和改道，到了清康熙五十年，花果山才脱离
黄海，与大陆相接。
　　仅从上述这些不完全的古代诗歌、文献的摘录中不难看出，自东海县东延至连云港
的50多千米距离内，3000年间，大陆逐步东移，昔日的“海上仙山”逐渐向大陆靠拢。
这样，给我们提出了地理变迁的研究课题——是黄淮平原淤积的结果还是上升的结果，
或者两者兼而有之？当我们亲临其境考察地质时，有针对性地寻找地质证据，岂非收效
　　我在这里举这些文字作品的例子，无非说明在我国大量的古代文献中，有许多资料
对我们研究地质、地理问题，为我们提供地质旅行的依据具有十分重要的参考价值。
　　2.图件准备
　　作为地质旅行应用的图件，最主要的就是地形图。根据旅行者的不同要求，选择合
适的地形图，随身携带，以便随时观看。最普通的就是1：50000的。如需在短距离内观
察剖面，则可选1：10000的地形图。
　　在收集地形图时，还可注意不同年代测绘的（最好是同一比例尺的）图件，往往可
以发现一些地形变化情况，特别是河流下游地段，变化十分惊人，由此可以进一步研究
变迁的原因是否具有地质意义。例如南京的栖霞山至镇江间的长江河道与两岸地形的变
化，近二三十年来非常明显，比较各年份的航空照片或测绘的地形图都很容易看得出来。
　　其次是地质图，有条件的话，也可以根据不同需要选择不同比例尺的地质图——地
层划分的精细程度有所差异。
　　第三类是地质剖面图，包括实测剖面、信手剖面（示意性的）（图3.1）等图件。
一般说来，这类图件都是比较精细的，最适合路线穿行时应用，可以按图踏勘，对照观
　　如果上述三种图件都具备的话，作为教学实习或参观性的地质旅行基本上可以满足
　　此外，还可以收集一些补充性的图件，例如某一观察点的地质素描图（图3.2）或
照片之类。这些图片，针对性强，如构造特点、地层接触关系，化石埋藏情况，岩石构
造面貌，由地貌反映出来的地质特征、矿体埋藏与围岩的关系，火成岩脉的相互穿插关
系，火山作用留下的遗迹以及其他等等。这类图件或照片可以
　　更清楚地了解某种地质现象，具有专题研究的功用。描绘得精彩的野外地质素描图，
有时比照片更清楚，甚至更富有实用价值。
　　如果作大面积的区域性地质旅行，还应该收集航空照片、卫星照片之类。这是遥感
地质的一部分内容，例如分析区域地质构造特点，利用此类照片往往比看地形图或小比
例尺地质图能收到更好的效果。特别是要到前人未曾工作过的空白地区，或者是地形复
杂、交通困难的高山或沙漠地区旅行，在出发之前，事先分析一下航空照片或卫星照片，
然后根据预定目标选择旅行路线，收效肯定较大。例如在勘探塔里木盆地石油之前，先
从卫星照片上判读沙漠地形、干涸沙道、可能出现泉水地点以及含油构造区等，然后选
择路线，计划交通及后勤装备；基本定妥以后，人员才大举进军。
　　一般非专业人员当然不可能做到收集如上述的各种图件，但至少应有一份能指明山
川方向、村落位置、地物标志等的普通地图，这对了解旅途沿线的地貌、地质特征亦有
　　3.工具器材准备
　　由于地质旅行是轻装前进的，因此带到野外去的用品必须以选择轻型、坚固、多功
能用途的为宜。除了最基本的铁锤、放大镜、罗盘“三大件”以外，在目前条件下，再
带上用于登高时观察标高的空盒气压仪、照相机、手提录像机、度量工具等也是必要的。
　　至于记录本、文具、包装纸、标签纸、棉花之类，此处不必一一列举了。
　　需野外及时查看的鉴定化石手册、矿物手册、区域地层表之类的工具书籍，也应适
当携带，以便随时翻阅。
　　除上述与业务有关的工具、器材、图书资料以外，还应带些劳动防护药品，诸如蛇
药、消暑药品、外伤急救包扎药品之类。
二、野外地质旅行的方法
　　室内的准备工作就绪以后，就可以出发旅行了。但由于要求和目的不同，旅行的具
体方法也必然有所差别。换言之，根据不同的地质旅行的目的，选择不同的交通方式，
采用不同的考察方法，现叙述如下：
　　1.坐火车的地质旅行
　　所谓坐火车的地质旅行，一般而言，不是有意识地去布置的。只是趁旅途之便，利
用坐火车的机会，凭窗注视沿途的地质概貌而已。特别是在陌生的铁路线上旅行时，也
可算是额外的收获吧！对于地质工作者以及地质爱好者来说，应该利用一切可充实自己
地质见识的机会。
　　当然，坐火车看地质，是极为粗糙的，可称为宏观观察法。根据我个人的经验，采
取远近结合的办法来了解沿途地质概貌是可行的。
　　远看，着重于观察山形、山峰的特点，大致可以分辨出视野之内的山脉是由哪些岩
石构成的。比如山岭高峻、尖峰刺天，有如“万笏朝天”，而且岩壁面上显现出黄色、
褐色，或微带粉红色者，并有古松自悬崖伸出，奇株苍劲，则此山可能是花岗岩类、火
成岩类或较为坚硬的变质岩类之岩层构成。如若峰峦圆润、群山林立，而诸山相连之鞍
部常以“U”形接壤，山色青灰，葱郁深沉，很少有古松盘桓，代之以杂树回环，并可
见采石烧制石灰，此类山体多为石灰岩层构成。若山势不高，常见悬崖峭壁，峰林叠嶂，
苍松在红岩之间相映成趣，涡洞于断崖之处凹凸造奇，颇似岩溶地貌，则多为火山岩系
或中、新生代的红色砂砾岩层构成，如武夷山或粤北丹霞地区所见。若在沉积岩区穿行，
高山与低山相间出现，山势有一定走向，则可能是不同时代的坚硬的砂岩、石英砂岩与
较软弱的泥岩、页岩地层相间出现之故，车行之处，或者是褶皱构造区，有背斜与向斜
　　岩石情况了解以后，结合已知的区域地层分布，大致可以判别遥望所在处的地层组
合情况了。如能在近处看出岩层的产状，根据其倾斜方向，恢复其层位的上下（新老）
关系，也许能确定其背斜和向斜的分布位置，结合山脉延伸方向，推测当地的构造线方
　　若山坡常由峭壁构成，坡下有低山紧偎，如此景观，延伸相当距离，则可能是较近
地质时期发生的断层所致。与此类似，大河谷地与山体相交之处，成排的“三角面山”
构成山麓，并有固定的延展方向，则此谷地可能系断层陷落而成（图3.3）。此处如有
泉水出露，更可证明无疑是断层了。若河谷两侧均有类此地貌，则此谷地或系地堑构造
　　近看的目的是了解铁路旁的岩石露头，能够比较正确地观察岩石的类别名称及其特
性、地层的产状、倾斜的方向、地层的接触关系、岩层受地壳变动影响的程度、沿途的
水文地质（如泉水出露，不一定见到泉眼，可根据绿野流水判断）与工程地质的情况，
特别在人工开挖的隧道洞口附近、边坡上，这些都是观察的好地点。
　　如果沿途地层排列齐整，铁路线穿越地层走向前进，当你初步确定地层的新老关系
以后，还能预测迎面而来的前方岩层应属某种地层的可能。
　　将远处与近处的所得材料相互结合、相互印证以后，至少对所经之处的区域地质概
貌会有所了解，例如是地台区，地槽区，古陆区，还是沉降区。
　　列车在河谷谷地前进时，还应注意阶地地貌特点，如阶地的级数、阶地面的宽度，
甚至了解阶地的类型，由此推测当地新构造运动的特征。如在山西汾河两岸所见。
　　如列车在山区行驶，沿着某些河流上游谷地前进时，还可注意那里的河曲是否深切？
是否还是正常的？例如在天宝路上，从宝鸡到天水，火车沿渭河上游谷地前进，可以看
到明显的深切河曲，这一带正是新构造运动的剧烈上升区。
　　要是铁路穿越较大的、由丘陵起伏构成的盆地，当走过一段较长的路途以后，回过
头来小结一下，也许会了解到若干中、新生代盆地的发育情况——诸如它们受什么样的
断裂控制（可用罗盘测量方向），从盆地边缘到盆地中心的岩层性质有什么样的变化规
律，进而找到研究盆地发育过程中的古环境和古地理面貌的线索。
　　2.坐汽车的地质旅行
　　坐汽车作地质旅行有时是作为大面积踏勘工作的前导。
　　由于公路有条件在山区盘旋，沿途山坡上往往有筑路工人开挖的剖面，露头良好，
而且被观察的对象临近车窗，车行速度比较缓慢，因此，坐在汽车上观看沿途地质，比
坐在火车上略胜一筹，所得到的地质资料的可靠性也更大。
　　如果汽车在沉积岩发育的地区行驶，基本上可以看清沿途暴露的岩层，初步鉴定出
它们的名称、产状、受构造运动影响的情况等。这样，如果出发前阅读过当地的一些地
质资料的话，不需行驶多长的路程，便大致可以估计出眼前出露的地层属于哪个地质年
代？叫什么层位？随着行车的前进，还可以预料迎面而来的地层是老还是新。由此进一
步了解沿途的构造地质情况——有无褶皱或断层，然后判断其构造线的方向。
　　如果汽车在变质岩发育的地区行进，那么临窗注视变质岩的类别——片麻岩、大理
岩、片岩、千枚岩、板岩以及混合岩之类也可以鉴定出来。
　　假如在火成岩区行进，也能判别花岗岩、辉绿岩、闪长岩、玄武岩、流纹岩、粗面
岩、凝灰岩、凝灰角砾岩之类。也能辨识侵入体的形态是岩基还是岩脉，甚至看到几条
岩脉的相互穿插关系。
　　岩石的节理，特别是一些喷发岩的柱状节理往往清晰可见。如遇汽车上坡减速，还
可以大致测量裂隙的方向，帮助了解区域构造线的方向。
　　坐在汽车上看沿途的地貌现象可能是颇为理想的了，当然还是属于宏观地貌现象。
例如考查剥蚀面（或夷平面）（图3.4）具有优越的条件，这是因为公路经常翻山越岭
而过，从山麓到山顶，都能见到。
　　自山巅俯瞰，脚下群峰很有层次地排列成几条水平线。每一条水平线又都独自展开，
构成开阔的谷地，这就是次一级、形成时代较晚的新的剥蚀面。如笔者在大巴山区地质
旅行时，曾见到多层的剥蚀面，气派雄伟，十分壮观。
　　坐汽车看地质还有一个有利条件，可以随时停车，下来细看某些感兴趣的地质现象。
这种“粗中有细，线上夹点”的观察方法是十分有效的，也就是踏勘大剖面时常用的方
　　3.坐轮船的地质旅行
　　经过江流河道，特别在若干大河上游的峡谷地带旅行，坐在船上观察剖面是颇为理
想的。例如长江的三峡地区，两岸青山，历历在目，水洗悬崖，岩层暴露无遗。如果是
溯流而上，船行缓慢，可以多次观看，细心琢磨，了解沿途地质情况，比坐火车、汽车
更胜一筹。不仅地层的岩石性质、产状、层序，乃至褶皱、断裂都能指点记录，甚至素
描示意图也有充裕的时间，摄影取景也很方便。
　　在航行时，还可注意水道的宽窄与当地岩石性质、构造的关系。如石英岩类、硅质
岩类等坚硬岩层分布区，水道流过，往往构成落差较大的急流险滩，浪花飞溅，水声震
耳。如水道流经石灰岩或白云岩地区，由于溶蚀造洞，致使河底突兀不平，深浅无常，
河面水流，时见漩涡。小船扁舟，往往有遭覆舟没顶之危，人们视为畏途。如水道流经
结晶较粗的花岗岩类岩石分布区，或其他岩性较为松软的沉积岩、变质岩区，因质地脆
弱，极易风化，故常见宽拓之河谷，即使在上游地段，亦不例外。耕田村舍，错落其间，
俨若中游之景观也。要是仔细观察河谷两旁，或能见到若干阶梯状之地形，据此还可以
了解当地在最近地质时期内，地壳发生节奏性上升的特点。
　　有时候，船行峡谷中，但见两岸崖壁，挺拔峻峭，好似千仞高峰，而舍舟登陆，攀
登而上，眼前却是一片峰峦平整的准平原地貌，甚至在这个准平原山顶上能找到由地质
近期形成的河床砾石所组成的砾岩层，足见此峡谷形成的年代，并非久远，此间则是强
烈的上升区，河水下切迅速而构成此种特殊地貌现象。如在三峡就能见到此种地貌特点，
由此推测，三峡最后形成的时间当在距今不远的更新世时期（图3.5）。
　　到河谷的中、下游地段，边岸不见山崖，平畴千里，一望无垠。虽偶有残山剩丘在
视野远处浮现，也无法判断其岩层的岩性及所属的年代。所以观察地质特点显然不如上
游峡谷地区，但其地貌景观仍应予注意。例如多层的阶地地貌，发育良好，借此可以判
断地壳上升运动的影响；河曲迂回，堆积岸与侵蚀岸的发育，借此可以了解河流摆移作
用的因素，并进而研究其未来的趋势，对当地工程建设，农田水利有无影响等。
　　沿河旅行，如能了解到历史上的变迁记录，也是很有趣味的事。如南京的长江边岸，
李白在《游凤凰台》诗中有云：“三山半落青天外，二水中分白鹭洲。”当年的三山矶
是临江的小山丘，白鹭洲则是长江中的小岛，而今两处均已与岸陆相连，长江主流线也
西迁了。这些地貌变化，对长江沿岸的工程设计（如码头设置）是极为有用的材料。
　　当河道进入平原地段，如偶然遇有山丘伫立于江滨，船过其旁，不能掉以轻心，其
中有许多富有意义的地质现象可供观察。如在长江航线上的皖赣交界处的小孤山、安徽
马鞍山市境内的采石矶及其西侧当涂境内，曾被李白诗中描述为“天门中断楚江开，碧
水东流至此回”的天门山，南京长江大桥沿幕府山北麓直到燕子矶，以及镇江的金山和
焦山等名胜地，巉岩屹立，峭壁千仞，往往是大断裂通过之处。
　　总之，沿江河作地质旅行，了解某些地段甚至全流域的地质概貌及其河流发育史，
用乘船观察的办法，是比较有效的。
　　4.徒步地质旅行
　　这是最普遍、最常见的地质旅行，也是调查或研究沿途地质概貌的最佳办法。随身
携带的各种野外工具、仪器都可以协助我们提高观察的质量，可以根据自己的需要用记
录本、素描册、照相机等详细地记录、绘画、摄影。
　　徒步地质旅行的最重要步骤是选好剖面，一般而论，剖面线方向应与地层的走向方
向垂直，或者说，跟地层的倾斜方向一致。这样，可以用最少的时间、最短的距离，看
到最多的内容。基本上可以通过穿越几条剖面的办法了解到区域地层分布的面貌，岩石
的类别、特征与构造的格局等等。
　　这样说来，是不是一定要选择在完全合乎理想的垂直于地层走向线上的剖面才能作
地质旅行呢？当然，能符合此条件的最好，而实际上，长距离的旅行路线是很难找到理
想剖面的。这是因为山区大多崎岖无路；而行人的道路，又不一定符合我们的要求。按
地质要求选路就有困难，况且，山坡上经常被浮土和植被掩盖，岩层露头不佳，因而观
察内容贫乏，收不到预期效果。因此，在野外选择旅行路线时，只要能照顾到既能大体
上符合剖面线方向，又能利用自然的或人工的露头看清岩层排列、产状的路线就行了。
　　所谓人工露头，最理想的就是在沿山公路上观察路旁山坡峭壁上的露头。所谓自然
露头，一般多选择在峡谷、溪涧、山间小路上因风化剥蚀出来的岩层露头。这时候，应
张开地形图，如有前人工作过的地质图更好，再结合访问，谨慎选择路线。如果途中有
合适的休息地、名胜古刹之类，也可结合选线，那里往往有重要的地质现象。
　　至于徒步地质旅行要求观察的项目，着重点应放在地层及构造方面。地层方面的具
体内容包括岩性、名称、产状、所含化石、各层之间的接触关系、岩层的厚度、岩层的
其他特点等。如遇火成岩，则还应观察岩体、岩脉的形态、穿插关系、火成岩与沉积岩
的先后关系或两者接触处的变质现象。如遇变质岩，起码要判断属于何种变质类型。
　　构造方面的具体内容，包括断层、褶皱及其类型，节理的方向及其组合关系，变质
岩系中的节理组合与方向，区域构造线的方向。
　　综合上述观察的内容，可以判断此间地壳运动的性质，演变的历史以及当地大地构
造所处的构造单元的部位。
　　如遇有矿点或矿化现象，应观察矿物的种类，何者为主，何者为次；可能的成因类
型、类别，估计其矿体范围及其经济价值。
　　徒步地质旅行还可以观察小地貌现象，主要是注意岩性与构造地质这两方面对当地
地貌的影响，例如沟谷与断层的关系、悬崖与断层的关系、山坡形态与岩层倾向的关系
以及与岩石性质的关系等等。如在石灰岩地区，注意洞穴有无成层性现象，如果存在，
则可考虑当地在地质近期内地壳上升的节奏性运动；溶洞及岩溶的形成过程与自然环境
的关系等。如在火山岩、花岗岩或其他坚硬岩层发育地区，要特别注意裂隙系统对塑造
山形水流的关系。
　　徒步地质旅行，边走、边看，要停就停，要走就走，随手作笔记，随时作记录，还
可及时素描或摄影，把特殊的地质现象或具有特殊意义的地质现象以附图的方式描绘下
来，一幅清晰的图件，经常起到胜过文字的作用，并能提高工作效率。更重要的是，信
手剖面必须随着前进的步伐而随时描绘下来，哪怕是不很准确的、示意性质的都能起到
重要的作用。所以，一位技能全面的地质工作者，应该在绘画技巧方面有所训练。
　　徒步地质旅行还有一项更重要的工作，就是采集标本，这是上述几种地质旅行所难
以办到的。当然，在地质旅行时采集的标本也不能完全按照规定的标准来做，比如，按
国家规定的正规比例尺的填图，必须按规定的密度采集，每块标本的体积也有一定尺寸，
而地质旅行的采集标本便可以自由些了。
　　不过，徒步地质旅行时采集的标本必须选择富有代表性的。所谓富有代表性，指的
是所采集的地层的岩性标本、化石标本、矿物标本及构造标本等能较全面、准确地反映
所观察的地质现象。采集这些标本的目的是为了进一步确定（带回室内研究）该地层的
年代、岩石的名称、构造的特点，掌握沿途地质情况，为下一步工作设计方案。
　　徒步地质旅行除了本人直接观察地质对象以外，更有利的条件是根据地质特征，进
行一些访问工作，比如向当地群众了解到某些生产或生活中遇到的问题，说不定与当地
的地质条件有关，由此可以启发我们去深入了解或作好进一步研究的准备。常碰到的如
以村庄内泉水出露情况了解水文地质特点；以动植物的异态，来了解土壤中矿物元素分
布的情况；甚至偶见村落旁边的废弃矿渣堆（古代土法冶炼所遗弃的）可以了解此间某
种矿产的埋藏情况，在黄土高原地区，通过“龙骨”（主要是新生代后期的哺乳动物化
石）挖掘的线索，找到重要的化石产地；在南方岩溶地貌发育区，通过“泥岩肥料”
（大多是洞穴内的哺乳动物化石堆积物，其泥土中含有丰富的磷质，可作肥料）线索找
寻化石，甚至人类化石（例如巨猿与马坝人化石便是如此发现的）以及其他等等。
　　总之，利用徒步地质旅行，随时随地向群众了解有关的地质情况是十分必要的，这
是其他形式的地质旅行不易办到的，因此，应充分发挥其作用。
第四章　沉积岩地区的地质旅行
一、地层是研究地质学的基础
　　地质学是研究地球的科学，就目前的科学水平而论，主要是研究地壳部分。而地壳
则由各种岩石组成。所以，研究地质学的第一个对象，就必须跟岩石打交道。比如我们
在研究各种矿产资源跟某些地质情况发生哪些关系时，先得把赋存矿产的岩石进行分门
别类的整理，而且还需要进一步说明这许多岩石的形成过程及其历史，建立它们的纵剖
面；同时，还要将与此相关而出露各地的岩层作同类同期的对比和归纳，即建立横剖面。
　　由此看来，如果把组成地壳的各种岩石能在空间和时间上的分布关系确立起来，那
么，研究地质学的基础也可以说奠定了。比如要阐明某地地质构造的变动情况，研究某
种矿产的形成年代及其展布情况，某地的沧海桑田的变迁等等，都有所依据了。
　　何谓地层？就广义的概念来说，地层不仅包括沉积岩层，而且应该包括由火成岩、
变质岩所组成的岩层。不过，作为赋有相对年代次序的地层来说，沉积岩是主要的。火
成岩与变质岩的年代的确定还得依靠与其相邻的沉积岩层的年代作间接的推断。由此可
见，沉积岩层在地层领域内的重要性不言而喻了。
　　正因为如此，我们在地质旅行时对沉积岩层的注意，特别重要。作为基础地质的调
查或研究，首先就得选择在沉积岩发育的地区开始，这是十分自然的事。具体地说，任
何地质图、地质柱状图、地质剖面图的编制以及任何野外地质研究都是首先在查明当地
沉积岩层的地质年代、性质、成因和产状的基础上而进行的。至于沉积矿产的普查，诸
如石油、煤炭、水泥原料、陶瓷原料、建筑材料等等，更离不开沉积岩。因此，明确沉
积岩区的地质旅行任务，是极为重要的。
二、研究沉积岩的基本要求
　　（1）沉积岩系的岩层层序：沉积岩既然是成层的，各层形成的次序必然有先后关
系，因此先得清理其层序。
　　层序的先后关系，在岩层没有发生剧烈变动的情形下，凡位于下面的先形成，位于
上面的后形成，即服从“下早上晚”的地层层序律。按照这条定律，水平岩层，倾角不
大的单向倾斜岩层，很容易划分出上下层序（图4.1）。但是，当地层直立、或者因构
造剧烈变动使岩层上下关系发生倒转的情况下，又怎样判别其层序呢？这里，就需要运
用一些沉积学的原理和方法了。大致有以下常用的几项：
　　①序粒层理　又称粒级层理，或递变层。每一单层的沉积岩层，由底到顶，沉积过
程中的颗粒大小，总是由粗逐渐变细，例如由粗砂质递变为细砂质，甚至到泥质。而相
邻的两粒级层之间，由于下层的顶面常受到冲刷，因而在粒度上或成分上，显示出截然
突变。根据粒级层的这种下粗上细的递变特征，可以识别其顶底关系，恢复地层的原先
面貌（图4.2）。
　　②交错层理　它是在一个单层中出现与主层理呈斜交的层纹构造，此层纹在顶部与
主层理呈大角度斜交；其底部的层纹则收敛变缓，与主层理以小角度相切。因此，根据
其“顶部角大，底部角小”的原则辨识地层之顶底（图4.3）。
　　③波痕　我们在海滩、湖滨、江边的沙滩或泥质沙滩上经常看到水波涤荡留下的起
伏痕迹。当其埋藏成岩以后，在岩层的顶面上也能留存此种特征，一旦暴露地面，即见
尖棱突起的波峰和圆弧下凹的波谷间换组成的图案。如其尖棱朝上，即指示岩层顶部所
在。波痕常见于砂岩、粉砂岩、泥岩中（图4.4）。
　　④泥裂　又称干裂。我们在一些干旱的水田表面曾经看到过，就是那些不规则的多
边形裂块，尤其可注意的是这些裂缝与地面垂直，裂隙作楔状，上宽下窄。地层中的某
些岩层也有这种干裂现象保存，它们成为岩层时，缝隙则被泥沙充填，充填物的形态也
作楔形，据这些特征，可以辨认其顶底关系（图4.5）。
　　⑤雨痕与冰雹痕　当沉积物半干而尚未固结时，如遇暴雨或冰雹的猛烈打击，即在
柔软的泥质或粉砂质沉积物表面留下圆形或椭圆形的凹坑，待沉积物固结为岩层后，此
类凹坑即留下痕迹，借此可以辨认地层的顶底（图4.6）。
　　⑥冲刷面　当岩层沉积后，有时露出水面，或在水下被水流冲刷，使其层面上造成
凹凸不平的不规则面，其上再沉积的岩层往往显示出序粒层理。据此可辨认地层的顶底。
　　⑦化石的生长和保存状况　若干固着生长的动植物，如树木、珊瑚之类，向上生长，
主干与地层层面垂直，顶底位置也与岩层的顶底一致。大部分叠层石的生长方向也与层
面垂直，其层纹的凸起部分总是朝向层面的顶部。软体动物的贝壳，往往以其凸面朝上
是最稳定的埋藏状态，借此也可识别地层的顶底关系（图4.7）。
　　（2）各地层的相对地质年代：在确定沉积岩系各地层层序的同时，还应确定其相
对地质年代，可为本区建立系统的地层表作准备（图4.8）。这项最关键的工作就是采
集化石，借此鉴定地质年代。当然，化石的保存不可能每一地层都能发现，因此，有经
验的地质工作者，要善于找寻化石的埋藏地。根据我个人的经验和体会，以下几种情况
容易获得化石，应注意发掘：
　　①当你打下一块新鲜的碎屑状结构的石灰岩层破碎面，用放大镜细看，这些碎屑往
往是由大量的古代生物的残骸组成，有时也能见到某些个体细小而比较完整的形体混杂
其中（图4.9）。
　　②岩石性质发生改变的层位上，因为岩性（如成分、颜色、组织结构等）的改变，
也就意味着沉积环境的改变，在此情景下，生物极易造成大批死亡，因而化石也就比较
　　③若干泥质灰岩或泥灰岩层的结核内，也往往包裹着化石。因为含结核的岩层一般
形成于浅水动荡的环境中，生物死亡以后，在水波搅动的情况下，使生物遗体周围的泥
质凝聚汇集起来，终于胶结成结核，所以在野外遇到此种岩层的结核，可及时打开获得
形态比较完整的化石。例如在浙江、江西一带上奥陶统黄泥岗组内的泥灰质结核团块内，
常能找到相当美丽的三叶虫化石。
　　④深色的灰岩或页岩中也往往有较多的化石埋藏。因为深色的岩层反映出其成岩的
沉积环境富含有机质，各类生物最喜欢来此聚居生活，一旦环境突变，生物无法适应，
集群死亡，就成为丰富的化石群落而埋藏于此。
　　反过来，根据我们的野外工作经验，在下列几种岩层内很少发现化石，或保存不佳。
　　①红色粗砂岩或砾岩层，岩石多在气候干燥环境里形成，那里缺少生物，化石自然
贫乏。即使偶而保存化石，由于岩石粗糙，化石上微细的特征（比如叶脉、壳外纹饰）
无法烙印保存下来。所以，往往能见到一些化石的迹象，却很难鉴定其属种名称了。
　　②厚层、致密、岩性均匀的坚硬砂质岩石也缺乏化石。因为这类岩石的形成环境是
处于长期缺少有机质的情况，生物也就很少了。
　　③质地匀称、岩性一致的厚度很大的石灰岩层，或很薄的石灰岩层中也缺乏化石保
存，这类岩层的成因主要是化学因素，很少是生物因素，也就是说，沉积环境中缺少生
物活动，所以化石贫乏了。
　　④发生变质作用的岩层，缺少化石，因为变质作用是在强大的压力和很高的温度下
进行的，使原来的岩石发生化学或物理的变化，比如“重结晶作用”，就把原先即使保
存下来的化石也投入“熔炉”，自然化石也就见不到了。最明显的例子，如远离侵入体
的石灰岩，化石密集，而邻近侵入体的石灰岩变质成为大理岩，化石早就消失了。
　　⑤某些盐类矿物，诸如白云石、硫化物、卤化物高度集中的岩层里，也缺乏化石。
因为形成此类矿物的环境具有“毒性污染”作用，不宜生物生长，所以化石也就极少了。
　　不管怎样，在野外一旦遇上化石碎片，即应大力搜索，当查明某一含化石的单层时，
哪怕厚度极薄，也应认准此层，顺藤摸瓜，及时发掘，扩大成果。经初步研究以后，就
要在野外记录本上将化石分布的特征、属种的成分、生态性质以及保存情况等都作简要
的记述，作备忘之用。
　　在这里，比较困难的是化石属种名称的当场鉴定，一般可以查阅随身携带的《化石
手册》之类，对照图版及文字描述作初步的辨认，往往能鉴定到属的名称也就不错了。
不过，有意识的地质旅行，在小分队的成员中，最好能吸收古生物工作者参加（特别在
沉积岩地区穿行路线时），以便及时处理。
　　当然，鉴定化石属种的名称的最主要目的是确定地层的相对地质年代，属什么纪、
什么统，能说出组的名称来就更好了。
　　当在一系列岩层中的某一两层找到化石，并能确定其所归属的地质年代以后，就可
以按层序的上下关系，推测其他地层的地质年代，建立地层层序了。
　　（3）各地层的岩石性质：岩石性质的内容较多，一般最常用的，或者说必须了解
的基本内容，应包括下列几项：
　　①颜色：一般取决于岩石中所含的矿物成分，其中最有影响的是铁质和有机质的含
量。根据铁的氧化程度，色调颇有不同，如低氧化铁具淡绿色、淡青色；当含氧量增高
时，则呈黄色、橙黄色、红色直至紫褐色。
　　锰的氧化物也有强烈的染色作用，可将碎屑岩染成黑色、浅蓝紫色。
　　有机质可使岩石出现暗色甚至黑色。如无有机质时，岩石几乎是白色的。
　　若干黏土岩类、砂岩或石灰岩中含有海绿石或绿泥石时，可使岩石染成绿色、浅蓝
　　钾长石颗粒组成的长石砂岩可使岩石呈现浅棕红色。
　　辉石、角闪石颗粒则使岩石呈暗灰色。
　　石英、硫酸盐、碳酸盐、盐类矿物混入时则呈白色。
　　观察岩石的颜色时，还应注意新鲜的与风化面上的不同颜色。
　　②成分：由于沉积岩是岩石风化后经搬运而沉积的产物，有一部分则属于化学沉淀
的产物，故其成分可分为三大类：
　　第一，碎屑岩类，这类岩石的成分是由母岩机械破碎的产物，其中如碎块巨大的角
砾岩、砾岩的成分常以所含的岩石名称辨识之；而砂质岩石，则以其中所含的矿物名称
　　第二，黏土岩类，其成分是母岩在风化过程中分解出残余的或新生的黏土物质，它
们常是化学风化过程中呈胶体状态的、不活泼的物质，如A1{2}O{3}、SiO{2}等在适当
的条件下就形成的黏土矿物，也有一部分是由机械磨研而成的粉末，其成分的名称也以
矿物的名称表达。
　　第三，化学岩和生物化学岩，主要成分是由活泼性较大的金属元素，如K、Ca、Mg
等呈离子状态形成真溶液，而A1、Fe、Si等氧化物呈胶体状态，形成胶体溶液，在适当
条件下，发生化学作用而沉淀成岩。其成分名称也按矿物名称表达。常见的有如下各类：
　　铝质岩：富含A1{2}O{3}，与黏土岩类相似，含铝高时，即成铝土矿。
　　铁质岩：富含铁质，当其含铁量达30％以上时，即成为铁矿，有赤铁矿、褐铁矿、
菱铁矿、黄铁矿等，但黄铁矿主要提炼其硫，不作正常的铁矿开采。
　　锰质岩：如其含锰量达到20％以上时，即可列为锰矿开采，有菱锰矿、硬锰矿、软
锰矿之分。
　　硅质岩：含SiO{2}很高的岩类。其中有生物成因的硅藻土、海绵岩、放射虫岩；也
有非生物成因的碧玉岩、燧石岩。尤以燧石岩最为常见。
　　磷质岩：当P{2}O{5}的含量达到12％以上时，即可成为磷矿，主要以胶磷矿、磷灰
石等矿物出现。
　　碳酸盐岩：由碳酸盐类矿物组成，以石灰岩和白云岩两类最为常见。此类岩石分布
较广，约占沉积岩总量的20％，比黏土岩类、碎屑岩类少些。在我国范围内，碳酸盐岩
的数量颇大，可达沉积岩分布面积的55％。此类岩石除其本身有经济价值外，还跟许多
金属、非金属的成矿有关。与水文地质、工程地质的关系也极为密切，即岩溶水文地质
与工程地质问题，目前则是环境地质研究的重要课题之一。
　　盐岩：这是纯化学作用的产物，因水体的蒸发而沉淀形成的岩类。主要是由钾、钠、
钙、镁的卤化物及硫酸盐矿物组成，矿物种类有100多种。卤化物有食盐、钾盐；硫酸
盐有芒硝、石膏等，均具有重要的经济价值。
　　可燃性有机岩}