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浅谈野外地质实践教学中观察力的培养和锻炼

来源:教育教学论坛     2019-2-23 9:49:01      点击:

王永锋

摘要:野外观察能力的高低制约着地质工作者能否在野外获得详尽而准确的第一手资料,进而影响着其能否正确地提出和解决地质问题。本文以周口店野外地质实践教学的经验为基础,提出地质类专业学生在岩石/地层和构造方面需如何提高野外观察能力。特别是,文中还列举了学生在野外实习过程中容易陷入的、与野外观察力有关的两个误区。

关键词:地质实践教学;观察能力;周口店;地质教育

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2018)52-0120-03

野外地质实践是地质类专业学生步入地质殿堂的必经之路和重要环节。只有通过扎实的野外地质实践,学生才能学习和掌握基本的野外工作方法,并训练其地质思维。野外地质实践教学的一个重要方面是培养和锻炼学生的观察能力。良好的观察能力是地质工作者准确获取野外第一手资料的保证,也是发现和解决地质问题的重要前提。一名地质工作者若未能在野外观察过程中获取正确的地质信息,必然也不会正确地提出和解决地质问题。因此,野外观察能力的训练一直是地质类专业本科生野外地质实践教学中的一个重点。许多专家学者就野外地质实践教学中地质思维的培养和训练进行了深入的探讨和研究[1-7],但关于野外地质观察能力的探讨则很少[7]。

周口店地区出露丰富的地层、岩石和构造现象,是国内多所本科地质院校开展野外地质实践教学的重要基地。本文基于笔者多次在周口店野外实践教学过程中的经验,探讨野外实践教学过程中学生观察能力的培养和锻练以及他们在野外观察方面常见的两个误区。

一、周口店野外实践教学过程中学生观察能力的培养和锻炼

工欲善其事,必先利其器,正确地观察地质现象需要正确的观察方法。在野外教学过程中,应避免“灌输式”教学方式,授人以鱼不如授人以渔,将正确的观察方法教给学生是培养锻炼其观察能力的第一步。针对不同的学科、不同的研究对象,需分别教授给学生相应的观察方法。

1.地层/岩石的观察。地质体是由各种岩石(沉积岩、岩浆岩和变质岩)组成的,因此,野外教学过程中的第一要务是指导学生学会观察识别不同的岩石类型。周口店实习区发育丰富的岩石类型,从灰岩、白云岩、砂岩、砾岩,到板岩、千枚岩、片岩、角岩、片麻岩、大理岩、花岗闪长岩等都有出露。这些岩性的野外识别除了肉眼直接观察之外,还可以借助小刀、稀盐酸、放大镜等工具。不同的岩石类型有不同的观察鉴别方法,在观察岩性时应首先向学生讲解其观察方法。例如,对于碳酸岩可以借助稀盐酸鉴别其是白云岩还是灰岩:滴稀盐酸之后,灰岩会剧烈起泡,白云岩则几乎不起泡,但是白云岩的粉末可以轻微起泡;此外,白云岩中若含有灰岩成分(白云质灰岩或灰质白云岩)时,根据所含灰岩含量的不同,其起泡程度也不同。此外,在实践过程中,还应注意学生是否正确运用了观察方法。例如,很多学生在鉴别岩性时习惯用小刀直接在岩石表面刻划,但是这种做法在岩石组成矿物颗粒很小的时候容易产生错误的认识。实际上,只有当小刀在矿物(而不是岩石)表面刻划出粉末才说明该矿物硬度小于小刀。如果岩石中组成矿物颗粒太小,小刀在岩石表面刻划出的粉末可能并非矿物本身,而是矿物颗粒之间的填隙物。这种情况下,正确的做法是用岩石在小刀表面刻划,若能产生划痕则说明该岩石组成矿物硬度大于小刀。

2.构造现象的观察。构造解析遵循从几何学到运动学再到动力学的原则。任何构造现象的合理解释都离不开几何学特征的详细而准确的刻画。因此,野外实践教学过程中应注重培养学生勤测地质体产状要素、勤画构造现象素描图的习惯。周口店龙门口出露房山岩体过渡相花岗闪长岩,其中发育小型的韧性剪切带和大量定向排列的纺锤形包体。该处露头对于了解房山岩体的侵位方式非常关键。野外教学过程中,不仅可以要求學生观察韧性剪切带的剪切指向标志并做相关的素描图,还应鼓励他们利用罗盘测量统计此处包体长轴的走向,然后在室内编制包体走向的玫瑰花图。这样的训练不仅有利于学生定量思维的培养,也有利于突破其肉眼观察的局限,“看”到包体定向与岩体侵位之间的联系。

二、学生野外地质观察常见的两个误区

1.只远观而不做近距离观察。野外实践中,学生经常站在离露头一定距离对地质现象进行远观。这种做法虽然有利于把握地质现象的宏观特征,如岩层的倾向、脉体的相互穿插关系、褶皱的位态等,但却忽视了对细节的观察,从而造成观察信息的片面和对地质现象的错误解释。例如,八角寨-拴马桩路线中,八角寨垭口东约100m处公路边的雾迷山组地层中发育石英脉与硅质条带穿切的现象(如图1)。一些学生在远观观察后认为该处露头代表一组共轭的节理,后期的石英脉沿着节理贯入而造成两个石英脉相互穿切的关系。但是,近距离观察之后,我们可以看到:(1)两组“脉体”特征明显不同:其中一组为明显的石英脉,切层产出,另外一组肉眼和放大镜均看不到明显的矿物晶体,其硬度大于小刀,顺层产出。联系到本区雾迷山组地层的岩性特征(结晶白云岩夹硅质条带和千枚岩),后一组“脉体”可以很自然地被归类到雾迷山组的硅质条带,这与其顺层产出的特征是吻合的。(2)石英脉的边界并不平直,局部甚至有细颈化现象,并且石英脉明显穿切了硅质条带,表明石英脉形成晚于硅质条带(图2b);(3)此处雾迷山组地层中的结晶白云岩在石英脉体附近发育明显的、指示左行剪切的牵引构造,但是硅质条带并未因这一剪切事件而发生明显的错位,表明该裂隙是节理而非断层造成的。综合这些近距离观察的结果,我们可以得出石英脉是沿着节理在同变形期或变形后贯入的初步认识。至于石英脉的局部细颈化或香肠化是否变形造成的可以通过研究石英脉中石英的显微构造(如是否发育波状消光、亚颗粒、变形纹等晶内塑性变形特征和结晶学优选方位)来进一步推断。显然,这些观察结果和认识是仅靠远观获取不到的,后者得到的认识也是错误的。另外一个类似的例子则来自对房山岩体花岗闪长岩中组成矿物的观察。一些同学在野外仅用肉眼对手标本进行观察,但是在后来的室内考察中却无法识别石英。究其原因,这些同学只采用了“远观”而未采用放大镜近距离观察岩性,虽然看了却并未“见到”其中的组成矿物。因此,教学过程中要鼓励学生不仅进行远观,还应趴到露头上进行近距离观察。只有将二者结合,才能获取详尽的露头尺度地质信息。

2.根据个别现象的观察就匆忙下结论。教学实践过程中,学生们容易进入的另一个误区是未做详细全面的观察,就某一个或几个现象的观察而匆忙得出结论,结果自然并不一定正确。例如,车厂-龙门口路线中一个观察点发育脆性变形构造,在其中一个经典露头可以观察到房山岩体过渡相花岗闪长岩中的纺锤形包体被一断层切割(图2)。单就这一露头现象而言,学生们很容易得出这是一个左行平移断层的认识。但是,在这一观察点进行广泛的观察之后,可以发现该处还存在很多被断层切割的包体。但是不管包体大小和断层延伸长度(一些断层延伸超过2m),在断层另一侧几乎看不到对应的包体(图3)。反过来仔细观察图2中被错断的包体,可以发现两个包体在平移之后无法完全拼合,而且两个包体的长轴方向并不一致,从而说明这两个包体原来并非同一个包体。因此,图2所示的断层不能完全解释为平移断层,而至少应该包含垂向的运动分量。

三、结语

地质现象的正确认识首先取决于野外地质信息的正确获取,后者则在很大程度上取决于地质工作者的野外观察能力。在某种意义上,野外地质教学实践过程中锻炼和培养学生的观察能力甚至比培养其地质思维能力的要求更迫切。希望本文能够抛砖引玉,期待看到更多同行探讨关于野外地质实践过程中学生观察能力的培养和锻炼。

致谢:作者感谢与王连训和徐先兵的有益探讨。

参考文献:

[1]王根厚.周口店野外地质教学中地质思维的培养[J].中国地质教育,2004,13(4):49-51.

[2]谭俊.周口店地质教学实习中学生地质时空演化思维的培养[J].中国地质教育,2012,21(1):155-157.

[3]赵江南.地质教学实习中定量思维的初步培养[J].中国地质教育,2014,23(1):65-67.

[4]蒋玺,唐波.谈地质实习对学生地质思维的培养-以贵州大学乌当地质填图实习为例[J].中国地质教育,2018,27(1):92-94.

[5]孟宪富.野外地质教学改革与学生地质思维方法的培养[J].科技创新导报,2011,(19):169.

[6]胡杰,赖旭龙.野外教学实习中的地质思维教育[J].中国地质教育,2000,9(2):39-41.

[7]李强.刘家场野外基础地质教学中地质观察能力和思維能力的培养[J].科教文汇,2011,(5):48+58.


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