第五章 地球科学
第二节 地质学
安徽地跨华北、秦岭及扬子三大构造单元，属环太平洋构成带，地层发育完全，岩浆活动频繁，地质构造复杂，成矿条件优越，矿业开发历史悠久。1949年新中国建立前夕，全省尚没有专门的地质队伍，仅在淮南煤矿和马鞍山铁矿有50多名勘探人员，从未查明一处可供工业开采的矿床。50年代以后，随着地质勘探和矿产开发事业的蓬勃发展，安徽地质科研队伍逐步壮大，地质研究特别是矿床学、水文地质学的研究取得重大成就，较好地满足了国民经济建设对矿产资源和地质资料的需要，保证和促进了全省经济建设的发展。 安徽的主要地质科研机构是安徽省地质科学研究所，合肥工业大学设有地质系、中国科技大学设有地球和空间科学系。截至1987年，安徽省地质部门共有科技人员3063人，约占职工总数的21．36％；全省勘测到有用矿产90余种，探明储量的54种，其中煤、铁、铜、硫、瓷石、明矾石等30余种矿产的保有储量居全国前10位。 在1978年的全国科学大会上，安徽省有14项地质科研成果获奖。1978～1987年间，全省地质部门共完成或参加完成科研成果91项。其中特别突出的有：苏皖北部震旦亚界的划分和对比（作为“中国震旦亚界”的子项目），JSX－2型超声成相测井仪的研制及其在水文地质工程地质中的应用，铜陵狮子山矿区冬瓜山铜矿床（作为“长江中下游铜硫金银资源重大发现”的子项目）获国家自然科学奖或国家级科技进步奖；获省、部级科技成果奖、科技进步奖中较为突出的有：1∶50万安徽省构造体系图、铁铜矿床分布规律图、地震分布规律图及说明书，双稳绳滚柱式活动工作台防坠器，怀宁月山闪长岩体含矿性的初步研究报告，长江中下游铜铁硫金（多金属）成矿带成矿远景区划，济徐淮地区岩溶水文地质综合评价等。 近现代安徽籍著名地质学家有： 俞建章（1898～1980年），地质学家，和县人。民国13年毕业于北京大学地质系，民国25年获美国布里斯托尔大学博士学位。1955年当选为中国科学院学部委员。主要从事古生代珊瑚、鹦鹉螺类和古生代地层、震旦纪地层的研究工作。建立了中国下石炭统4个珊瑚带，创建中珊瑚目，发现了异珊瑚的许多新类型。 许杰（1901～），地质学、地层古生物学家，广德县人。民国14年毕业于北京大学地质系。建国后曾任安徽大学校务委员会主任委员等职，1955年当选为中国科学院学部委员。 1958年被苏联古生物学会授予名誉会员称号。主要从事地质古生物方面的笔石、腹足类及三叶虫等研究，丰富了中国奥陶纪、志留纪笔石研究的内容，是中国笔石研究的重要奠基人。 徐克勤（1907～），地质、矿床学家，巢县人。民国23年毕业于中央大学地质系，民国33年获美国明尼苏达大学博士学位。民国34年回国，1980年当选为中国科学院学部委员。主要致力于华南钨矿床和南岭区域地质研究，近年来还进行了锡／钨花岗岩对比及层控矿床等理论的研究。 一、地史学 安徽地史学研究涉及区域地层、地史及其地层、古地理学、地球年龄学等方面。区域地层研究60年代已获成果，反映在综合地质图件中；70年代编制出省内区域地层表；80年代初完成省地层志的编纂。地史及其地层的研究成果，以有关苏皖北部震旦亚界、苏皖北部上前寒武系研究较为突出。古地理学和地球年龄的重要研究成果，分别是安徽省岩相古地理图和安徽张八岭群变质岩系同位素地质年龄。 〔安徽张八岭群变质岩系同位素地质年龄〕 中国科技大学朱洪山等在70年代中期用钾－氩、铀－铅、铷－锶3种方法测定安徽张八岭群变质岩系同位素地质年龄，并对同位素年龄所反映的变质岩系的热力事件进行综合分析。其结论是：730×106～860×106年同位素年龄反应了变质岩系的第一次热力事件，这次事件代表中国南方前寒武纪岩系中规模较大、范围较广的运动——晋宁运动，并伴随有区域性变质作用。根据同位素年龄测定结果，地层岩系对比和接触关系，认为将张八岭群地层置于中元古代为合适。 〔苏皖北部震旦亚界的划分和对比〕 该成果由省地质局、合肥工业大学等单位杨清和等在1979年完成。它阐明了苏皖北部震旦亚界（上前寒武系）由片岩、碎屑岩、碳酸盐岩组成，厚约6000米，以及淮南生物群等重要特征。根据其丰富的区域地层、微古植物、碳质宏体化石、迭层石、同位素年龄和重要构造运动面等资料分析、研究，将其分成4群22组3段，分属长城－蓟县系、震旦系，是我国7．5亿～9．5亿年时限内发育最全、生物化石最为丰富的地层。该区内青白口系的下间断面凤阳运动面相当于晋宁运动面；上间断面徐淮上升面相当于南方澄江运动面。其下统刘老碑组及八公山组、曹店组分别相当于蓟县景儿峪组及龙山组。这些结论为解决我国南北方震旦亚界的衔接、对比提供了依据。 〔苏皖北部上前寒武系研究〕 该成果为省地质局、合肥工业大学等单位汪贵翔等1982年完成。它为进一步解决中国峡东和蓟县晚前寒武纪地层对比，完善中国晚前寒武纪地层层序，确立其在国际地质年代中的位置有重要作用；特别是淮南生物群中后生物动物蠕虫化石的发现和研究具有重要意义。其中刘老碑组中发现的淮南中华皱纹虫及九里桥组中的原沙虫蜀虫等，引起了国内外地质界的重视。同时还对凤台砾岩成因和时代归属问题作了研究，取得新的测试数据。 〔安徽省地层志〕 该著作为安徽省区域地质调查队于1982年完成。全书由前寒武系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系和石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系、第四系等11分册组成。它以1∶20万区域调查资料为基础，总结了30多年来全省地层工作成果，全面论述了各时代地层研究史、地层区划、地层特点和沉积变化、生物群特征、区域对比、沉积环境以及有关矿产，并附录了各时代地层实测剖面的系统资料。 〔安徽省岩相古地理图〕 1985年，省地质矿产局区域地质调查队杜森官等编制成“1∶20万安徽省岩相古地理图册及说明书”。该项成果运用当代沉积学理论，首次较系统地编制出各时期的岩相古地理图（55幅）及说明书，对安徽岩相古地理发展演化进行了总结；提出有关沉积环境综合模式；归纳出若干沉积相组合形式，并对演化特点进行论述；对构造、岩相与古地理发展演化的关系，古气候、生物与环境的关系，以及沉积作用与矿产的关系，均作了研究和论述；还对矿产富集规律作了探讨，提出新的认识。 二、构造地质学 1978年以来，合肥工业大学徐嘉炜等首次确定纵贯安徽的重大构造——郯庐断裂带的走滑性质，其西的大别山带的东延部分被左行平移到苏北－胶南地带，移动460公里，并产生一系列伴随构造。 1979年，省地质局区域地质调查队、省地质科研所等单位李自等编制成“1∶50万安徽省构造体系图、铁铜矿产分布规律图、地震分布规律图”。该课题的1∶50万安徽省构造体系图及说明书，是首次运用地质力学理论和方法，对安徽地质构造进行较系统研究的成果。在编图中，广泛收集和利用大量地质、物探、钻探资料，结合卫星照片解译，揭去皖北平原上第三系及第四系的盖层，直接反映基岩的构造轮廓。同时，在研究构造体系生成发展的基础上，还编制出1∶50万安徽省构造体系与铁铜矿产分布规律图及说明书、1∶50万安徽省构造体系与地震分布规律图及说明书。 1980年，合肥工业大学徐嘉炜等最早提出大别山是一个陆内碰撞造山带的新观点，为完善大陆板块动力学和运动学打开了思路。 1982～1986年，省地矿局探矿处、省地质科研所等单位刘兆平等完成“地层稳定性分类及泥浆类型研究”。通过分析不稳定地层特征和影响因素，将不稳定地层分为松散不稳定、破碎不稳定、水敏不稳定和水溶不稳定4大类型；并用岩样的膨胀性、分散性和阳离子交换容量数值，进一步划分水敏地层。该研究还讨论了地层稳定性与泥浆类型的关系，制定泥浆配制方法及性能测试规定，提出泥浆护壁对策。 1985年，中国科技大学陈江峰等提出，以铜官山为代表的长江中下游岩带形成过程中，有明显的地壳物质加入，继而指出长江中下游岩带岩体是壳幔物质以同化混染分离结晶作用方式（AFC）混合的结果，而江南花岗岩则是地壳物质重熔产物。 80年代，中国科技大学傅容珊等研究了全地幔对流的基本格局，发现了它和全球构造之间的内在联系，为全球岩石层构造、运动及动力学提供了地球深内部地幔动力学背景，建立了利用重力异常反演地幔大尺度对流的基本理论和模型。该研究发展了利用卫星重力大地水准面异常反演地幔对流产生的作用于岩石层底部的拖曳力场，以及在此力场驱动下地球岩石层内应力场格局的基本理论，发现模型预测的包括中国大陆在内的全球岩石层内应力场格局和由地震、钻孔应力测量等观测提供的应力场分布之间存在很高的相关性，证明了地幔对流产生的作用于岩石层底部的拖曳力场可能是板块运动的主要驱动力之一。 三、水文地质学 建国后，安徽水文地质学研究主要是区域水文地质普查和供水水文地质勘查。建国以来38年间，全省累计完成1∶20万区域水文地质普查10．5万平方公里，除岳西幅外，全省应测面积已基本完成；在淮北大部分地区，进行了浅层（部分中、深层）地下水勘查，为淮北地区农田灌溉及新建坑口电站查明了地下水源；进行黄淮海平原水文地质综合评价和济徐淮地区（安徽部分）岩溶水资源评价工作；完成马鞍山、蚌埠、淮北等城市供水水文地质勘查，为黄山旅游风景区、半汤疗养区查明地下热水资源和全省天然饮用矿泉水点50余处，对保证城市用水，促进旅游业和保健饮料工业的发展做出重要贡献。 〔水文地质图〕 1979年，省地质局三二三地质队孙鹤麟等编制成“1∶50万安徽省水文地质图及说明书”。该项成果系统阐述了安徽区域水文地质条件，并根据地貌和地质构造原则，将安徽分为淮北、江淮、沿江、大别山和皖南5个水文地质区，分区描述了水文地质特征，估算了各区地下水资源，从而为国民经济的规划、布局提供了较为可靠的水文地质依据。所完成的水文地质图以突出富水性为其编图原则和方法，使图面主题鲜明，利于实用，为国内首创。 〔岩溶充水矿床水文地质研究〕 1979年，省地质局三二二地质队、三二一地质队等单位全望永等完成“安徽省岩溶充水矿床水文地质勘探类型划分和工作要求”。该成果属于国家重点科研项目的研究课题，它总结了安徽30年来岩溶充水矿床的勘探成果，揭示了岩溶充水矿床的水文地质特征；首次提出按含水空间形态与矿床地质结构的内在联系，作为岩溶充水矿床分类的主要指标；结合埋藏条件和进水特征，将安徽的岩溶充水矿床划分为8大类型，并且提出了今后进行勘探的工作要求。 〔地下水资源与地下蓄水条件研究〕 1979年，省地质局三二三地质队刘万兴等编制成“安徽淮北平原浅层地下水资源分区图及地下蓄水水文地质条件类型图”。该成果以水均衡法计算了安徽淮北平原地下水资源，并进行地下蓄水条件研究，初步证明淮北平原地下水资源比较丰富，扩大利用当地水资源，大有可为；地下蓄水条件以古河道带为有利地段，主要有裸露型和浅埋型，在加强地下水开采、腾空“地下水库”、进行人工调蓄的情况下，可以扩大水资源。该成果为国家决策南水北调东线方案和安徽淮北农田水利规划提供了水文地质依据。 〔浅层地下水资源评价〕 1981年，省地质局第一水文地质工程队李恩祥等完成“安徽涡阳试验区浅层地下水资源评价方法试验报告”。该成果是中国北方干旱半干旱地区水资源开发利用重点项目的一部分。已取得的主要成果有：获得1～2年地下水观测资料以及地表水、地下水排补关系的系统观测材料；进行了降水入渗观测、非饱和带岩性调查和非稳定流抽水试验；研究确定了地下水文地质参数和一些特定条件下的计算公式；运用水均衡法、电模拟法及有限差分法对该地区的地下水资源进行了计算、预测和评价；进而对淮北平原的地下水资源评价和开发利用提出建议。 〔岩溶水文地质评价〕 1985年，省地质局第一水文地质队郑文兴等参加完成“济、徐、淮地区岩溶水文地质综合评价”。其主要内容是：（1）用宏观与微观相结合的方法，研究岩溶含水岩组的划分、岩溶发育规律、岩溶地下水的补给迳流、排泄条件，在此基础上圈定出大于2000万立方米/年富水地段，评价了开发和将来可能开发的水源地；（2）根据南北区地质、水文地质、气候等差异大的特点，选用不同的计算方法和不同的计算参数，计算出岩溶水开采资源量及尚可开采的资源量；（3）根据水资源分布特点，提出开发利用意见，并对岩溶泉水的成因、类型、名泉保护、泉水开发利用进行了科学论述；（4）对开采已出现的环境地质问题，提出有针对性的治理对策建议。 四、矿床学 安徽地质构造复杂，成矿条件优越。建国后，安徽地质工作者在矿床学研究上做了大量工作，60年代至70年代中期，研究工作以矿床地质特征为重点。1979～1987年，在全省范围开展成矿区划研究和矿产资源总量预测及其方法研究，分别取得一批重要科研成果，促进了矿产开发事业的发展。 〔锰方硼石的发现〕 1970年，冶金工业部马鞍山矿山研究院发现一种含锰硼矿物，1971年定名为锰方硼石。该矿物的发现，在地质学上否定了“蓟县式”锰矿床的原有定义而重新赋予“锰硼矿床”新定义，为该矿区的普查勘探工作作出新的探索，为国家提供一定规模和储量的锰硼矿，为进一步普查勘探富集矿床及在其它地区寻找同类矿床提供了线索和方向。 〔弓长岭型富磁铁矿研究〕 1978年，中国科技大学地球化学专业完成“弓长岭型富磁铁矿床的成因、找矿标志及成矿预测”。该项研究通过多种手段，对中国重要富铁矿类型之一的弓长岭型富磁铁矿矿床，作了比较系统全面的研究，获得的主要成果有：（1）初步确定该矿含铁构造的成因类型，为寻找该类型富矿提出构造上的标志。（2）对该类型富矿的成因提出一个多阶段、多成因的成矿模式，为寻找该类型富矿提出了新的找矿方向。（3）确认弓长岭岭东区与二矿区的标志层为两种不同原岩的地层，不能对比，否定了前人对岭东区的认识，重建了岭东地层层序，并预测了寻找富矿的有利地段。 〔怀宁月山闪长岩体含矿性研究〕 1982年，省地质矿产局三二六地质队周云生等完成“怀宁月山闪长岩体含矿性的初步研究报告”。该研究在收集大量材料的基础上，运用多种方法手段，对月山岩体的含矿性及其成矿规律进行综合研究，确定其为含铜铁且偏铁的岩体，并从矿床类型、成矿控制因素、岩浆演化、围岩蚀变、成矿温度等方面总结了成矿规律，预测了找矿远景地段11处，其中3处已得到验证，找到厚而富的矿体，取得较显著的经济、社会效益。 〔长江中下游多金属矿研究〕 1985年，省地质矿产局常印佛等完成“长江中下游铁铜硫金（多金属）成矿带成矿远景区划”。该成果全面反映了长江中下游区域地质和矿产分布特征；较好地反映了区内不同时期岩相变化和古地理变迁；指出地槽发展阶段所形成的江北型和江南型褶皱基底具有明显的差异，指出中生代以长江深断裂为主干的带状网络构造系统对盆地形成、岩相变化、岩浆活动和矿产分布的重要控制作用；探讨了与成矿关系密切的扬子式同熔岩中第一、第二成岩序列的特征，分析了区内主要矿床成矿特点、成矿模式，总结出控矿特征、控矿规律，为成矿预测指出了方向；划分出54个远景预测区，指明和缩小了找矿“耙区”，指出了升金湖等新预测区。 〔濉溪三铺地区铁铜矿研究〕 1985年，省地质矿产局三二五地质队孙庆安等完成“濉溪县三铺地区铁铜成矿地质条件及找矿方向”的研究。该成果的主要成绩是：对三铺全隐伏区进行系统的成岩、成矿条件综合研究，总结了该区铁铜矿的成矿条件，探讨了成矿机制和成矿模式，进行找矿预测，圈定出7个远景区段；在古生代地层研究上取得新进展；对三铺复式岩体的岩石学、矿物学等方面进行了较系统的研究；划分出3种赋矿构造类型，查明矿体的空间分布、形态产状、矿石结构构造和物质组分特征。研究中选用了多种数学地质方法，取得可喜成果。 〔怀宁大理石矿调查〕 1986年，省地质矿产局三二六地质队、安庆地区地质学会等单位杨善庆等完成“安徽省怀宁县大理石矿产调查”。该项调查吸收了国内外大理石地质工作经验教训，运用现代地质理论及大理石矿产的特殊规律指导工作，并把大地构造学中的地洼学说用于找矿实践。在较短的时间内，以较少的费用，基本查清怀宁县大理石资源的分布特征、主要品种、开采技术条件等。其成果易于为生产单位特别是乡镇企业所接受，便于推广应用。经初步利用，已获得显著效益。 〔铜陵狮子山矿区冬瓜山铜矿床研究〕 该矿床由省地质矿产局三二一地质队董庆山等在1986年找到，为一大型铜、硫矿床，并有钴、金、银等伴生成分。它埋藏地下深，找矿难度大，经详查证实，矿体形态简单，厚度变化不大，连续性好，含夹石少，便于坑采。该矿床处于铜陵狮子山铜矿深部，是该矿山的接替矿床。目前国内铜金属需求量大，硫精矿供应紧张，开发该矿区等于建两个以上的金属矿山，可为国家提供多种金属的综合回收，有利于矿山的开发和资源利用，经济效益好。该矿床的发现，还对铜陵地区的找矿模式作了重要补充，丰富和充实了对该区层控矿床的研究成果，对区域普查找矿工作有重要指导意义。 五、地质勘探工程 安徽的地质勘探能力，经过地质部门建国后30多年的努力有了很大提高，拥有一批比较先进的钻探、物探、测试、测绘设备和金刚石钻进、定向钻探、超声成相测井、离子色谱等比较先进的技术手段，不仅能高质量地完成各类大中型矿产和大型水文地质、工程地质、环境地质的勘查评价等重要的地质科研任务，还能为社会提供国土资源整治、农业地质、地热地质、旅游地质、灾害地质和地方病调查等多方面服务。其中有些先进的仪表、钻具，就是安徽地质科技工作者的研究成果。 〔电测深量板〕 1972年，省地质局物探大队郑传衍等编制成“对称电测深二层及三层量板”。电测深量板是解释实际测制的电测深曲线的主要工具，用以计算地下岩石地层的电阻率及厚度。该成果是中国第一次自行设计、计算和编制的电测深量板，具有参数选择科学合理、系统，方法技术正确，计算精度高，实用性强等特点，优于国外同类量板，包括被广为应用的苏联培拉耶夫量板。 〔干粉HPAM泥浆试验〕 省地质局三二五地质队与天津大学协作，承担地质部HPAM低固相泥浆解决复杂地层钻进的试验推广任务。经一年多的试验研究，于1979年完成“干粉HPAM泥浆试验报告”，突破了用金刚石小口径钻进复杂地层的难关，顺利钻进4个1000米的深孔。同时，还试验了胶状和粉状聚丙稀酰胺泥浆用于大、小口径钻进，均获得较好效果，减少因地层坍塌、掉块而形成的孔内事故，为缩短钻探施工周期、加快勘探速度创造了条件。地质部在淮北市召开了全国地质系统泥浆经验交流会，推广这项新技术。 〔活动工作台防坠器〕 1980年，省地质局三二四地质队洪忠强研制成功“双稳绳滚柱式活动工作台防坠器”。研制地质勘探活动工作台防坠装置，是地质部安全技术攻关项目之一，该防坠器设计合理，防坠可靠，使用灵活，结构简单，加工容易，装卸方便；而且与活动工作台连成一体，体积小，重量轻，维护保养容易；由于采用滚柱式，对钢丝绳磨损小，适合野外搬迁频繁的生产条件。经反复试验和在生产中使用，证明该成果优于已有的其它类型防坠器的技术性能和使用效果，可以达到安全生产的目的。 〔砂金矿冲击取样器〕 1981～1985年，省地质矿产局六六四地质队朱声聚研制成“砂金矿冲击取样器”。其取样钻具及附属设备仅500公斤左右，搬迁极为方便。它以外管超前顶进，内管分段（每段0．5米）取样。该取样器以半合管法取样为主，当内管在个别回次无法提上样品时，则辅以泵桶法取样，因此绝大部分孔段能采取原状砂样，保证了取样准确。1981年在五河牟家湖QJ7井对比试验时，比浅井法效率提高8倍， 〔超声成相测井仪〕 1985年，省地质矿产局第一水文地质队等单位夏学礼等完成“JSX－2型超声成相测井仪的研制及其在水文地质工程地质工作中的应用”。该仪器在水文地质工程地质勘探、找水和矿井建设等方面实用性强，技术先进。在淮北二电厂水文地质勘察中，应用超声成相测井查明该地区裂隙、岩溶及主要富水带发育高度和分布规律，使原设计5个孔孔深由200米修改为120～ 170米，节约了投资。在淮北刘桥煤矿应用该技术，确定了“两带高度”，为矿井综合采煤提供依据。 〔地球化学勘探〕 1985年，省地质矿产局测试中心钱德孙等完成“1∶20万宣城幅区域化探样品测试开发性试验研究”。该项研究通过宣城幅开发性试验，证明用现有常规仪器设备研制的安徽第一批29个元素的快速定量分析配套方案提供的数据，是能够满足化探扫面要求的。研究中选取3190个样品，测29个项目，10万多个测定；其分析方法对各元素的检出限、准确度、精密度、报出率等指标均达到化探统一质量要求；地质效果为29个元素单点异常1346处。 〔液动螺杆钻具〕 1986年，省地质矿产局探矿工程处、三二六地质队等单位谢祖焯等研制成功“YL－55D型液动螺杆钻具”。该钻具可用于钻进和造斜的孔底正排量液压马达，设计合理，结构简单，工作可靠，操作和维修方便。它在性能上具有输出转速和能量转换效率较高的特点，除可完成造斜、纠斜作业外，还可用于常规取芯钻进；在造斜或金刚石取芯钻进中有较高的机械转速；弯外管和造斜靴两种造斜方式在不同级别岩石中有较好的适应能力。 “地质学”重要论文简表表2－5－2  （续表）  |
