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地质旅行 前言 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，更加热爱自己的祖国。 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 1987 年 8 月 29 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 20100331 1 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的事了。 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过去了。 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，也是一种地质旅行。 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 20100331 2 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骤。 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 ” 20100331 3 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（10311095） ，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 年之多。 另外，他在公元 10641067 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 20100331 4 供了很好的借鉴。 我国古代的地学家中，还应提到徐宏祖（15861641） ，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，也很合实际。 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。 20100331 5 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， 20100331 6 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 20100331 7 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 20100331 8 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 20100331 9 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