淮南及邻区地质认识实习基地教学资源评述

2015-09-26刘文中郑建斌

中国地质教育 2015年2期

关键词：公山淮南

刘文中，郑建斌，陈健

安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南 232001

实践教学

淮南及邻区地质认识实习基地教学资源评述

刘文中，郑建斌，陈健

安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南 232001

稳定的实习基地是开展实践教学的基本前提。教学资源的建设和教学内涵的充实，是提高野外实践教学质量的迫切需要。由于独特的大地构造位置和漫长的地质演化历史，淮南地区不仅保存了新太古代以来不同时期的地质记录，而且形成了丰富多彩、类型齐全、典型直观的地质现象。众多的研究成果和丰富的教学内容，为开展野外地质认识实习提供了优质的实践教学资源。淮南及邻区地质认识实习基地是进行野外地质教学的难得场所。

实习基地；基础地质；实践教学资源；淮南

淮南处于我国南北自然地理和华南、华北两大陆块的地质分界区域。实习区南临秦岭—大别构造带，东至郯庐断裂，大地构造单元属华北陆块东南缘的陆内构造带。由于独特的大地构造位置和漫长的地质演化历史，淮南及邻区不同地质时期形成的各种地质作用现象典型，地质研究程度较高。区内地层古生物、矿物岩石、地质构造、矿产资源等方面的研究成果以及八公山、韭山、女山地质公园的建立，为开展野外地质实习提供了丰富的实践教学资源。教学内涵的充实和优化，是提高野外地质教学质量的迫切需要。

一、地层和古生物

1.地层

淮南地区属华北地层大区晋冀鲁豫地层区、徐淮地层分区、淮南地层小区［1］。中生代的印支、燕山运动使本区地壳隆升，岩层褶皱、断裂，形成了淮南复向斜以及东西向主体构造与北北东向断裂相叠加的构造格局。复向斜两翼低山丘陵地区出露有上太古界霍邱群、上元古界八公山群、淮南群和古生界寒武系、奥陶系及石炭—二叠系［2］。

淮南地区二叠系赋存有多层可采煤层；上元古界和下古生界地层如曹店组、伍山组、刘老碑组、九里桥组、四顶山组、凤台组、猴家山组均为淮南地区所特有［3］。新元古代和寒武纪时，淮南地区沉积环境稳定，形成一套较为完整的海洋沉积地层。该段地层正是华北蓟县剖面和华南峡东剖面所缺失的。

2.古生物

实习区九里桥组、四顶山组地层中均可见到叠层石［4］。震旦纪冰期以后，气候和地理环境已不适合叠层石生存，后生动物出现后叠层石骤然衰落。淮南地区的叠层石组合形成于冰期之前的炎热气候环境，层位上相当于南华系［2］。

在九里桥组（8亿年前后［5］）发现的蠕虫类是世界上最早的三胚层动物，可能是现代动物的祖先。郑文武在九里桥组发现了宏观藻类和蠕形类动物化石，并将其命名为淮南生物群［6］。淮南生物群是指新元古代刘老碑组和九里桥组所产宏观藻类和蠕形类化石的总称［7］。

三叶虫寒武纪早期出现，二叠纪末期灭绝，在地球上生存了约3亿年。淮南地区的寒武系地层中三叶虫化石丰富，与前寒武系地层形成鲜明对照［8-9］。

中寒武统徐庄组遗迹化石在华北陆块南部广泛分布。除含三叶虫实体化石外，砂岩层面上还常见层面构造（波痕）和遗迹化石［10］。底栖的造迹生物在海底基质上爬行、停息，在泥、砂内潜穴。造迹生物主要为蠕虫、三叶虫或软体动物。

石炭、二叠纪含煤地层中植物化石丰富，经鉴定有41属110种［12］。其中，真蕨、种子蕨纲在植物群中占绝对优势；其次为楔叶纲、石松纲及科达纲，少量苏铁纲、银杏纲及种子和分类不明植物。植物组合特征表明，淮南地区石炭纪、二叠纪时是热带气候，位于赤道附近。

二、地质构造

淮南地区构造格架为近东西向对冲式断褶构造带，分3个次级构造带（见图1）:南部“八公山—舜耕山构造带”为由南向北逆冲的推覆构造带；北部“明龙山—上窑构造带”是位于煤田北缘由北向南逆冲的推覆构造带；中间“淮南复向斜”构成煤田的主体［13］。淮南复向斜主体构造形迹呈东西向展布，显示了由南向北的推挤作用，并构成复向斜两翼对冲推覆的构造格局。南翼的舜耕山断层、阜凤断层组成了舜耕山、八公山由南向北的推覆体；北翼的上窑—明龙山—尚塘断层组成了上窑、明龙山由北向南的推覆体。该东西向对冲式断褶构造带是印支期华北板块与扬子板块碰撞造山的产物，经燕山期和喜马拉雅期地壳运动改造，形成现今的构造格局。

淮南地区的断裂构造大致可分为三组:东西向和北北东向两组断裂为主，北西向断裂次之。舜耕山断层西延入豫，东经阜阳、八公山南麓、舜耕山北麓至定远县炉桥，长约300km。断层面南倾，地表倾角60°～70°，深部变缓为20°～30°。断距最大达千米以上。寿县珍珠泉附近见霍邱群推覆在震旦系及古生界之上；该断层自望峰岗至大通长约10km的范围内可连续追踪；李郢孜出露的马家沟组硅化角砾状灰岩，是舜耕山断层的直接标志；在罗山南侧上元古界地层向北推覆，推覆距离超过5000m，形成飞来峰构造。

阜凤断裂总体走向为东西向，断层面南倾。该断层走向与淮河流向大致相同，八公山北麓分布的煤矿在淮河以北不再出现，山体及煤矿处于断层上盘，向北推覆。

在八公山的朱家洼，一片东西向开阔的谷地将八公山分成两部分。徐庄组砂岩层面上的浪成波痕和虫迹构造在此处和其东北1.5km外的黄豆山公路剖面重复出现，是山王集断层作用的结果。八公山早期由于受阜凤逆掩断层作用向北推覆，后期由于山王集断层作用下降南移，形成如今的八公山山体态势①钱守荣.淮南地区地质认识实习指导书［R］.2001.。

三、地质作用和地质旅游资源

淮河流域西起伏牛山，东临黄海；南以大别山与长江分界，北与黄河流域相邻。淮河自西向东流经淮南。在茅仙洞一带淮河迂回绕行，以侧蚀作用为主，形成刘老碑组和九里桥组地层构成的陡崖。绕过八公山，河道变宽、分叉，沉积作用增强，形成 “二道河”。

图1 淮南煤田对冲构造示意图

罗山南侧山余家霍邱群风化剖面自上而下为土壤层、淋滤层、半风化层和基岩层。基岩角闪斜长片麻岩在风化作用下矿物被分解、淋滤，惰性组分残留原地形成粘土矿物和铁矿物。奥陶系马家沟组和石炭系太原组间约1亿年的沉积间断，以及霍邱群与八公山群之间的不整合面上均有古风化壳存在。

1.八公山地质公园

八公山古泉诸多，分布于山脉的峡谷之间。珍珠泉属断层泉，是八公山的著名古泉。由于泉池内串串细碎的气泡似珍珠不时涌出而得名。泉水不仅是品茗之上品，用它磨制出来的豆腐更是细若凝脂，色白质良，风味尤胜［14］。凤凰山以南数条断层交错，舜耕山断层东西向贯穿灰岩，因而泉涌不断。

石林地貌发育于凤台组砾岩中。砾石成分主要为白云岩、石灰岩。砾屑大小不一，棱角状，无分选、无磨圆，方解石胶结。由于四顶山北坡常年流水，角砾岩中节理发育，天长日久，溶蚀沟槽加宽、加深，形成溶沟、石芽、石林。

凤台组由徐嘉炜创名于八公山，指平行不整合于四顶山组之上的灰红色砾岩或白云质砾岩［15］。横向上超覆于四顶山组不同岩性段之上，形成时代在620～608Ma。郑文武等认为，凤台组砾岩属于大陆裂谷陆缘山岳冰川性质，其成因与冰川活动有联系，主要依据是所发现的冰川擦痕、刻痕和压坑、冰溜面等特征［16-17］。

淮南地区广泛出露有上元古界和寒武系地层。其中是否保存有与新元古代全球Rodinia超大陆裂解相关的地质信息？凤台组砾岩的形成与新元古代“雪球地球”（Snowball Earth）事件是否相关？寒武系底部猴家山组的磷块岩沉积与“寒武纪生命大爆发”之间是否存在成因联系等科学问题值得关注［18-20］。

2.韭山地质公园

韭山洞位于凤阳县韭菜山，全长1500m。岩溶形成于毛庄组灰岩与页岩互层部位。岩层中节理发育，为岩溶形成提供了有利条件。岩溶顺层发育，随溶洞扩大，下伏页岩层不断被冲蚀，上覆岩层发生垮塌，导致溶洞逐步扩大。洞穴的延伸方向受岩层产状和节理控制，蜿蜒曲折。地下水沉积作用形成的石钟乳、石笋、石幔，造型奇特。

3.女山地质公园

女山地质公园位于明光市邵岗乡，距市区27km，是世界上保存较完整的古火山口。火山口东西长1.1km，南北宽1km，海拔101.5m。火山喷发后熔岩冷却下沉，形成凹状火山口，后又积水成湖（玉环池）。女山具有独特的火山地貌，岩石特征典型，是了解岩浆作用、火山作用和壳幔相互作用的重要场所［21］。

女山是火山碎屑岩和熔岩交替构成的层火山锥。含两个喷发旋回，均以爆发相开始，喷溢相结束。火山岩主体为碱性玄武岩，斑状结构，斑晶主要为橄榄石和辉石，基质由火山玻璃和微晶组成。玄武岩中见有无色透明、半自形板状宝石级歪长石［22］，1～7cm大小。气孔—杏仁构造发育，可见橄榄岩和麻粒岩包体［23-24］，同位素年龄为0.53～0.73Ma。岩石地球化学研究认为，女山中更新世的火山活动与大陆内部的裂谷作用或热点活动有关［25］。

女山湖因女山而得名，是安徽省第二大淡水湖。南北长40km，东西最大宽度4km。正常水位12m时湖水面积为74km2，平均水深1.5m，最大水深3m。湖盆在构造上处于郯庐断裂带南段，泥沙沉积物主要来自湖泊南部的池河和北部淮河泛滥时的泥沙倒灌［26］。池河的年均输沙量为34.7万t，粗碎屑沉积物在其南部形成入湖三角洲，细粒沉积物经湖水分异后在湖的东北经菏花塘汇入淮河。气孔状玄武岩在湖岸经湖浪淘蚀，形成浮岩滩。女山湖的形成与更新世的火山作用或郯庐断裂带的活动有关。

四、矿产资源和环境地质

1.矿产资源

淮南地区的矿产分布受地层和构造控制。非金属矿产和煤的形成，既具明显的时代专属性，也受地史时期的古地理和沉积环境制约［27］。

太古代形成的矿种主要为混合岩化地层中的磁铁矿和钾长石；上元古界南华系上部形成于富镁海水的咸化环境，沉积了四顶山组的多层白云岩。

寒武系底部猴家山组的古地理环境介质为富含磷质的海水，本区沉积了含胶磷矿的沉积型磷矿层［28］。早、中寒武世本区为碳酸盐开阔台地相浅海环境，沉积了馒头组、毛庄组、徐庄组和张夏组不同结构类型的优质石灰岩矿产［29］。

二叠纪时本区海陆变迁和海水进退频繁，气候温暖湿润，植被茂密，在三角洲平原上的泥炭沼泽环境中沉积了山西组、下石盒子组、上石盒子组的多层可采煤层［30］。淮南煤田东西长约200km，总面积达3600km2。

2.环境地质

淮南市的工业主要为煤炭、电力、化工。矿区城市的工业生产必然伴随有自然景观的破坏、环境的污染和相关的地质灾害。突出的环境地质问题表现在地面塌陷、地下水污染及煤矸石堆放对环境的影响［31］。

淮南矿区采矿塌陷面积达112.16km2，积水面积为14.17km2。地表塌陷区主要集中在淮河南岸的老矿区，沉陷最深处达19.8m。由于矸石堆放，大气中时常出现飞沙扬尘；高温季节矸石风化释放有害气体污染空气；流经矸石山的水渗入地下，污染土地和地下水，对人类健康和农业生产造成危害［32］。

五、结束语

淮河以南环绕市区的八公山、舜耕山和上窑山，出露有古老的太古代基底岩石和元古代、古生代沉积地层。新生界地层之下蕴藏有极其丰富的煤炭资源。区内不仅保存有新太古代（27亿年）以来不同阶段的地质记录，而且形成了丰富多彩、类型齐全、典型直观的地质现象。实习区地质研究程度较高，如淮南生物群的形成时代和成因探讨，新元古代地层的岩石地球化学和沉积环境分析；古生代的地层古生物和矿产资源研究；中生代的地壳运动和地质演化过程；新生代的岩浆活动和火山作用等。众多的地质研究成果和三个地质公园的地质景观为开展优质的野外地质认识实习提供了丰富的实践教学资源。

［1］安徽省地质矿产局.安徽省岩石地层［M］.武汉:中国地质大学出版社，1997.

［2］刘文中.淮南地区地质认识实习指南［M］.合肥:中国科学技术大学出版社，2013.

［3］安徽省地质矿产局.安徽省区域地质志［M］.北京:地质出版社，1987.

［4］汪贵翔，周本和，肖立功.安徽淮南上前寒武系宏观化石及其意义［J］.地层学杂志，1984，8（4）:271-278.

［5］杨杰东，郑文武，陶仙聪，等.安徽淮南群四顶山组燧石Sm-Nd年龄测定［J］.地质论评，2004，50（4）:413-417.

［6］郑文武.淮南生物群的主要特征及其在地层研究中的意义［J］. 合肥工业大学学报，1979，7（2）:79-108.

［7］牛绍武，朱士兴.论淮南生物群［J］.地层学杂志，2002，26（1）:1-8.

［8］袁金良，李越.安徽淮南老鹰山下、中寒武统界线及三叶虫动物群［J］.古生物学报，1999，38（4）:407-422.

［9］李泉，彭善池.安徽淮南寒武纪一新三叶虫属—Huaiaspis［J］.古生物学报，2006，45（4）:540-548.

［10］杨式溥，王勋昌.华北地台南部中寒武世徐庄组遗迹化石及其沉积环境［J］.古生物学报，1991，31（1）:74-89.

［11］蔡如华.两淮煤田太原组的类分带［J］.淮南矿业学院学报，1989，（3）:101-108.

［12］方观希.两淮煤田石炭二叠纪含植物化石地层［J］.淮南矿业学院学报，1989，（3）:109-121.

［13］宋传中，朱光，刘国生，等.淮南煤田的构造厘定及动力学控制［J］.煤田地质与勘探，2005，33（1）:11-15.

［14］唐庆明.八公山国家地质公园概览［M］.合肥:合肥工业大学出版社，2003.

［15］徐嘉炜.华北南部寒武系下限问题［J］.地质论评， 1958， 18（1）:41-56.

［16］郑文武，斗守初.论皖北凤台组和罗圈组的冰川沉积特征及其对比问题［J］.合肥工业大学学报，1980，（2）:48-74.

［17］曹高社，张善文，柳忠泉，等.华北陆块东南缘凤台组时代的讨论［J］.地质科学，2006， 41（4）:720-728.

［18］ Hoffman P F， Kaufmann A J， Halverson G P， et al. A Neoproterozoic Snowball Earth［J］. Science， 1998， 281: 1342-1346.

［19］ Li Z X， Evans D A D， Zhang S H. A 90°spin on Rodinia: possible causal links between the Neoproterozoic supercontinent，superplume， true polar wander and low-latitude glaciation［J］. EPSL， 2004，（220）: 409-421.

［20］郑永飞.新元古代岩浆活动与全球变化［J］.科学通报，2003，48（16）:1705-1720.

［21］周迎秋.基于不同特征的火山旅游资源开发［J］.国土与自然资源研究，2004，（3）:64-65.

［22］王福泉.安徽女山的宝石级歪长石［J］.宝石和宝石学杂志，2003，5（3）:34.

［23］郝艳涛，夏群科，杨晓志，等.安徽女山新生代玄武岩中橄榄岩包体矿物的含水性研究［J］.岩石学报，2006，22（6）:1713-1722.

［24］黄小龙，徐义刚，王汝成，等.安徽女山麻粒岩包体:矿物学特征、下地壳地温曲线及其成因意义［J］.岩石学报，2002，18（3）: 383-391.

［25］夏林圻，夏祖春，徐学义.女山中更新世碧玄岩岩浆的起源和演化［J］.岩石学报，1994，10（3）:223-235.

［26］夏威岚，王云飞，潘红玺.女山湖现代沉积速率和环境解释［J］.湖泊科学，1995，7（4）:314-320.

［27］谢家荣. 淮南新煤田及淮南盆地地区矿产［J］.地质论评，1947，12（5）:318-347.

［28］陈友明，杨哈莉，沈丽琪.安徽凤台县磷矿的形成条件及其分布规律的初步意见［J］.地质科学，1958，（3）:24-26.

［29］李越，袁金良，傅启龙.安徽淮南下寒武统沉积环境以及碳酸盐岩微相分析［J］.地层学杂志，1998，22（4）:262-268.

［30］兰昌益，杨本才，彭苏萍.淮南煤田二叠纪含煤岩系主要煤层的成煤环境［J］.煤炭学报，1988，（1）:11-22.

［31］王国强，刘洋，吴道祥，等.淮南矿区的环境地质问题［J］.煤田地质与勘探，2002，30（1）:33-35.