壹、中奧陶統馬家溝組及石炭-二疊系、三疊系和陸相沈積巖
觀察的目的和要求以及觀察的主要內容
1）掌握華北地臺奧陶系和石炭-二疊系、三疊系馬家溝組的主要特征及其古生物化石類型、劃分依據和沈積環境。
2）掌握路線中各種類型的石灰巖、礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖和頁巖的基本特征。
3）了解平行不整合的概念，觀察華北地臺中奧陶統馬家溝組與上石炭統本溪組平行不整合接觸關系的基本特征。
②觀察提示
1.馬家溝組（O2m）
主要為灰色厚層狀白雲質灰巖，含矽質結核（圖2-7-1），蟲洞灰巖，局部含礫石碎屑。白雲質灰巖表面有壹些微小的溶蝕凹槽。
2.本溪組（C2b）
本溪組是壹套與灰巖互層的碎屑巖，與下伏的馬家溝組（O2m）呈平行不整合接觸，其中缺失上中奧陶統-下石炭統。
圖2-7-1牛山馬家溝組灰色白雲質灰巖。
由於長期的風化作用，本溪組底部富含鐵（山西式鐵礦）。
在這條路線中，該層不穩定，呈透鏡狀或層狀，甚至在某些區域缺失。含鐵礦物壹般為褐鐵礦，含量橫向變化較大。有些地區是鐵砂巖，有些地區是褐鐵礦層或褐鐵礦透鏡體。
褐鐵礦層之上是G層鋁土礦，礦層厚度有壹定變化。礦層鋁含量沿走向變化較大，多為含鋁細砂巖和粉砂巖，部分地區為致密塊狀或鮞狀鋁土礦。
G層鋁土礦層上方是壹套砂巖、粉砂巖、碳質頁巖和少量泥灰巖（在煤礦井中可見），碳質頁巖中含有陸生植物化石。
3.太原組（C2-P1t）
壹般來說，下部為棕黃色礫石中粗粒砂巖，中部為細砂巖、粉砂巖和泥質粉砂巖，上部為泥巖和碳質頁巖，形成三個沈積旋回，每個旋回的底部為中細粒砂巖或細砂巖，中部為粉砂巖和泥質粉砂巖，上部為碳質頁巖或煤。在最低的旋回中，有幾層石灰巖或泥灰巖（在煤礦井中可見），碳質頁巖含有植物化石。帶棕黃色礫石的中粗粒砂巖區別於本溪組，其中礫石主要為砂巖、粉砂巖和頁巖，礫石尺寸約2厘米，磨圓較差，呈次棱角狀。它是壹種湖泊和沼澤沈積環境。
4.山西組（P1-2s）
下部為灰黃色厚礫中粗粒砂巖，中部為細砂巖、粉砂巖和泥質粉砂巖，上部為泥巖和炭質頁巖，形成3-4個沈積旋回，每個旋回的底部為中細粒砂巖或細砂巖，中部為粉砂巖和泥質粉砂巖，上部為炭質頁巖或煤。與太原組區別為灰黃色礫質中粗粒砂巖，其中礫石主要為砂巖，粒徑約4cm，磨圓較好，呈亞圓形。它是壹種湖泊和沼澤沈積環境。
在下部灰黃色厚層中的礫石中粗砂巖上可以看到致密且塊狀的鋁土礦層。
5.石盒組（P2-3hs）
主要巖性為黃綠色砂巖，底部為壹層礫石粗砂巖（圖2-7-2）。它是壹種河流沈積環境。
6.哈曼山組（P3h）
蛤蟆山組為紫棕色-黃棕色礫巖（圖2-7-3），礫石成分主要為應時，礫石直徑壹般可達20厘米，最大可達40厘米以上。礫石高度磨圓，但分選較差，這是由於水流中礫石較多而產生的強大水動力以及礫石之間容易磨圓。礫巖中有數層黃褐色-紫褐色含礫粗砂巖。它是壹種河流沈積環境。紫褐色和黃褐色礫巖之間有壹層鮞狀鋁土礦，被斷層錯斷（圖2-7-4）。
圖2-7-2牛山山西組與石河子組的分界線。
圖2-7-3牛山蛤蟆山組紫棕色礫巖。
圖2-7-4牛山哈馬山組鮞狀鋁土礦被斷層錯斷。
7.洪蘭集團（T1h）
下部為紫色砂巖、礫巖和紫色粉砂巖；中部為淺灰紫色砂巖夾灰綠色中粗粒砂巖；上部為淺灰紫色砂巖，具大交錯層理，為幹旱炎熱氣候下的沙漠相沈積。
（3）石炭-二疊紀和下三疊統的實測剖面
1.牛山石炭-二疊系實測剖面（圖2-7-5）
地球科學野外實習指南:興城地質學
地球科學野外實習指南:興城地質學
圖2-7-5牛山石炭-二疊系實測剖面
圖2-7-6牛山北溝上二疊統-下三疊統實測剖面
地球科學野外實習指南:興城地質學
作業和思考問題
1.馬家溝組與本溪組呈平行不整合接觸。我們在路線上看到了什麽證據？
2.為什麽蛤蟆山組礫巖的礫石大部分是應時？
3.妳在這條路線的太原組和山西組看到了什麽化石？
4.華北地區石炭紀-二疊紀和早三疊世古沈積環境和古氣候變化的總體趨勢是什麽？
二、沈積礦產地質學
觀察的目的和要求
1）了解沈積礦床、礦體、圍巖和礦石的壹般概念。
2）了解主要賦存層位及特征（礦體的賦存位置、礦石特征、形態、規模及產狀等。），華北地臺煤礦、鐵礦、鋁土礦和石灰石礦的形成機制及找礦標誌。
（二）主要觀察內容
古生代地層中各種沈積礦物的賦存層位，原生露頭的特征，與圍巖的關系，礦體規模、形態和產狀的變化，礦石的礦物成分、結構和次生變化。
⑶觀察提示
1.山西型鐵礦
山西式鐵礦體主要分布在牛山地區上石炭統本溪組底部，為古風化殼褐鐵礦層。礦體呈層狀、透鏡狀，厚度約0.2~0.6m .礦石以蜂窩狀褐鐵礦為主，夾少量致密塊狀褐鐵礦。
沈積鐵礦部分工業指標:褐鐵礦全鐵TFe35%~60%，截止品位20%~25%，工業品位25%~30%，最小可采厚度:露天開采2~4m，坑內開采1 ~ 2m；石料包裹體去除厚度:露天開采1~2m，露天開采1m。
2.鋁土礦
這個地區有三層鋁土礦。下部鋁土礦層（G層）產於本溪組底部，厚度約為1~2m。中部鋁土礦層產於二疊紀山西組，上部鋁土礦層（B層和A層）產於二疊紀蛤蟆山組。礦體呈層狀、透鏡狀，與圍巖融為壹體。礦石以致密塊狀為主，含少量鮞狀鋁土礦。
純鋁礬土用於提煉氧化鋁，然後從氧化鋁生產金屬鋁。貧鋁礬土用於制造高質量的耐火材料、化學品、磨料吸附劑、水泥和平爐煉鋼的熔劑。
沈積型鋁土礦的部分工業指標:鋁土礦采用Al2O3/SiO 2和al2o 3含量雙標準確定，截止品位:al2o 3/SiO 2露天開采為1.8~2.8，露天開采為1.8 ~ 2.6；Al2O3≥40%。最低工業等級:Al2O3≥55%。最小可采厚度:露天開采0.5~0.8m，露天開采0.8 ~ 1m；石料包裹體去除厚度:露天開采0.5~0.8m，露天開采0.8~1m。
3.煤礦
石炭紀-二疊紀是世界上重要的成煤期。我國石炭-二疊紀含煤巖系主要分布在華北地臺上，約三分之壹的煤炭儲量產於該含煤巖系。
這條路線上的煤窯是杏花煤礦，開采的層位是太原組煤層，厚度為2.5~6m，屬於中厚煤層。地下可開采的層位有三個，煤層為劣質無煙煤。
煤層底板為沼澤泥巖和粉砂巖，頂板為海相灰巖。
圖2-7-7牛山煤礦平硐周圍堆放的煤矸石。
根據杏花煤礦平硐坑口和已開采煤層山坡的揭露位置和煤層產狀（圖2-7-7），試畫並計算平硐中看到礦井的最短距離。
Tips: ① GPS用於測量坑口和煤層露頭處的坐標（三維）；②用GPS或羅盤測量坑口煤層露頭點的位置，用羅盤測量煤層或底板巖層的產狀（走向、傾向和傾角）；③最短距離方向應為傾斜方向（圖2-7-8）。
妳也可以計算在平硐中看到礦井的最短距離:
圖2-7-8計算平硐（穿脈）最短距離示意圖
其中:h是A點和b點之間的高度差。
4.石灰石礦
屬古生代上、下夾溝組。
馬家溝組灰巖厚而純。它可用作工業熔劑、水泥原料、電石等，具有巨大的經濟價值。
作業和思考問題
1.山西式鐵礦是如何形成的？它的出現有什麽地質意義？
2.煤礦壹般是在什麽環境下形成的？
3.杏花煤礦確定坑口位置應考慮的主要因素是什麽？