基于勘查技術與工程（勘查地球物理方向）專業特色的野外基礎地質實踐教學方法探討

汪利民

摘要：勘查技術與工程專業（勘查地球物理方向）是我校地球科學領域的老牌優勢專業，其野外地質實踐教學是我校辦好該專業方向的重要實踐教學環節。另外，實踐教學效果的好壞，也關系到學生畢業后的就業方向與就業質量。文章從專業設置與定位、中國地質大學秭歸實踐教學基地的資源條件、教學內容等入手，結合地球物理專業教學經驗及基礎地質野外教學經驗，探討了勘查技術與工程專業（勘查地球物理方向）本科基礎地質野外實踐教學課程內容改革的一些想法與教學體會。

關鍵詞：地球物理專業;本科基礎地質實習;湖北

中圖分類號：G642.41? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）12-0237-04

一、勘查技術與工程專業（勘查地球物理方向）的專業定位與專業設置

地球物理學作為地球科學的主要學科之一，是利用地球介質的某些性質（如介質的彈性、密度、磁性、導電性、介電性），通過定量的物理方法研究地球及尋找地球內部礦產資源的一門綜合性學科，也是一門對實踐教學要求較高的應用研究型學科。地球物理學的學科分支眾多，包括如固體地球物理學、地球動力學、地震學、大地測量學、地熱學、地磁學、水文地理學、海洋學、氣象學、地核構造學、勘探地球物理學、比較行星學、大地構造物理學和大地天文學等。勘探地球物理學（又名應用地球物理學）作為地球物理學的重要分支學科之一，2012年教育部統一制定普通高等學校本科專業目錄時，將其與應用地球化學、巖土鉆掘與巖土工程、水文地質與工程地質等合并為勘查技術與工程，其中應用地球物理學使用的名字為“勘查技術與工程（勘查地球物理方向）”。中國地質大學（武漢）勘查技術與工程專業（勘查地球物理方向）發展歷史悠久，學科種類齊全，擁有重力、磁法、電（磁）法、地震、測井五大學科方向，在國內外固體礦產、油氣勘探、水文與工程、環境監測、海洋勘查等領域具有較高的知名度和影響力。

根據勘查技術與工程（勘查地球物理方向）專業特點、發展現狀、社會需求和我校大學生培養定位標準，我校制定的勘查技術與工程（勘查地球物理方向）專業定位為：以建設學科門類齊全、特色鮮明的勘查技術與工程（勘查地球物理方向）專業為目標，引領國內重力、磁法、電法、地震、測井及綜合地球物理等學科發展方向，培養服務于油氣資源勘查、固體礦產資源勘查、煤田資源勘查、水文與工程勘查、環境污染與檢測等眾多領域的高素質的人才。

為突出我校學生與其他學校本科生在專業上的差別與特色，在專業培養方案制定中，專業基礎課程更加突出了地學課程的地位。2015年對本專業進行培養方案和教學計劃修訂時，將地質學課程進行具體、專業的分化，從而充分保證學生能夠接受到更加專業、更加扎實的地質學基礎理論知識訓練。另外，在主干課程以外，增加若干地質學專業選修課，如礦物學和地質災害分析等。實踐教學環節，秭歸地質實踐教學課程建立在前期地質學主干課程的基礎上，實習時間設置為4周，是本專業兩門非常重要的實習課程之一。該實習安排在第四學期末或第五學期初開展，是第六學期末地球物理學專業教學實習的重要前提與保障。

二、基礎地質野外實踐教學資源

秭歸野外地質教學實踐基地是中國地質大學（武漢）于2005年開始在我國南方新建的一個重要的集教學、科研于一體的多功能、綜合型實踐教學基地。該基地地處我國地學研究的熱點地區長江三峽，宏偉的三峽大壩與秀美的長江三峽在此交相輝映。正是因為三峽大壩的建設，所涉及的地學研究課題極其豐富，秭歸實踐教學基地的建成也為我校積極參加三峽地區的建設提供了一個良好的平臺。三峽地區有著極其豐富的地質資源，區內著名的國際震旦系標準地層命名剖面等特色地質教學內容為我校本科生三峽地質實習的教學提供了多學科的教學內容。實習區位于揚子地臺黃陵背斜內，區域范圍涉及整個清江流域或鄂西地區。區內構造復雜，所處大地構造位置較為特殊。從大地構造學上分析，該區居于揚子地臺鄂黔臺褶帶與四川臺向斜兩個二級構造單元的分界過渡地段。從地質力學上分析，該區位于新華夏系第三隆起帶、淮陽山字型西反射弧和區域東西向構造帶的匯交復合部位。從板塊構造理念分析，本區地處揚子板塊的中上揚子地塊內。區內結晶基底和蓋層均有著較為廣泛的出露，且構造發育齊全，巖石類型豐富，因此區內基礎地質教學內容豐富且齊全。實習區內有著從古元古代（距今約18億年）到新生代（距今約百萬年）之間的各個地質時代的地層發育，且均較為完整、齊全地出露于地表。因此，實習區內具備多條不同年代地層、巖石類型齊全，及路線尺度和露頭尺度的各類構造現象豐富的教學路線。實習區內地質災害發生頻次較高、種類較多，崩塌（危巖體）、滑坡、泥石流、溶洞塌陷等災害在實習區內均可見（如新灘滑坡、鏈子崖危巖體、和尚洞溶洞塌陷等），為勘查技術與工程專業（勘查地球物理方向）學生認識地質災害發生類型、發生原因等提供了很好的教學實例。舉世聞名的三峽工程及鏈子崖危巖體治理工程、黃牛崖危巖體治理工程、棺材巖危巖體治理工程等為學生提供了良好的工程勘察及災害治理的教學實例。實習區內有著眾多典型的峽谷、巖溶等地貌類型，可為諸如地理學、地貌學、旅游、美術等專業提供不可多得的活教材。中國質地大學（武漢）秭歸產學研基地位于秭歸新縣城，直線距離三峽大壩約1公里，交通便利，生活環境良好，是一個集基礎地質、工程地質、地球化學、旅游等多位一體的綜合性野外實習基地[2，3]。

三、野外實踐教學內容設計

為期一個月的秭歸基礎地質野外實踐教學，目的在于使學生能具備以下基本技能：學會野外辨認沉積巖、變質巖、巖漿巖等三大類巖，并掌握其野外觀察與描述方法;掌握地層系統的建立原則;學會并掌握褶皺、斷層等構造現象的野外識別方法、觀察與描述步驟;掌握相關地質圖件的繪制與要求;具備一定的獨立整理和分析資料的能力，能獨立完成相關地質圖件的編繪及實習報告的編寫。實習期間，教學形式多樣，如基地內集中教學、野外現場實地教學、學生半獨立填圖教學、學生獨立填圖、巖性識別考試、報告編寫、學術報告等。整個實習可以分為七個階段，具體內容如下。

（一）基地內集中授課階段

室內授課主要包含區域地質背景介紹、地層實測工作方法講解、地質填圖野外工作方法講解、實習報告編寫及附圖繪制方法講解等。其中區域地質背景部分設置3課時的時間，主要介紹實習區內區域地質特點，概述實習區整體構造運動與地層沉積發展演變史。地層實測工作方法講解課程設置2課時的時間，主要向學生講解野外實測地層剖面的工作方法及后期資料整理和實測剖面圖的繪制方法及相關注意事項。地質填圖野外工作方法課程設置3課時的時間，主要向學生介紹地質填圖工作方法及其工作意義、實習區地質填圖范圍、填圖單位及相關填圖要求。實習報告編寫及附圖繪制方法講解課程設置6課時的時間，主要向學生介紹地質填圖報告的意義、報告編寫格式、章節及相應的內容安排、報告主要圖件的繪圖要求及繪制方法等。

（二）野外現場實地教學階段

此階段共安排10條教學路線，采取老師帶領所分配班級實地考察，并由老師實地講解、學生觀察并按野外填圖相關要求記錄的方式開展。主要教學目的為：使學生掌握基本的野外地質工作相關技能，認清三大類巖石的基本性質，并基本掌握其命名方式與命名規則，基本掌握褶皺、斷裂等構造的野外識別、觀察及描述方法。按照路線性質分類后，路線及內容安排如下：

路線一：實習區踏勘。該路線的主要教學任務為：（1）借助手機奧維地圖或谷歌地圖等地圖軟件向學生介紹實習區整體實習路線的展布情況，使學生建立起實習區的三維空間感。（2）給學生講解野外地質工作所需基本技能與要求，包括使學生學會使用手機衛星地圖、地形圖、羅盤、地質錘，學會野外記錄表的正確記錄格式，學會野外標本的正確采集方式與編號要求等。（3）野外現場向學生介紹實習區自然地理和地質概況及礦產資源分布情況。（4）參觀秭歸產學研基地標本園及標本陳列室，向學生介紹實習區出露地層的主要巖石類型、地層特征、化石種類等。

路線二：巖漿巖路線。此次實習安排巖漿巖觀察路線2條：其一為江北下岸溪石料場，該石料場為三峽大壩修建時主要石料供給場地，為黃陵巖基茅坪復式單元巖漿巖觀察路線，其巖體類型為侵入巖，主要包括蘭陵溪巖體、中壩巖體、太平溪巖體、堰灣巖體和東岳廟巖體。該路線主要觀察巖體中二長花崗巖巖性特征和閃長玢巖巖脈的脈體特征和穿插關系。第二條路線由銀杏沱滾裝碼頭至蘭陵溪木材檢查站，為黃陵巖基黃陵廟復式單元巖漿巖觀察路線，其巖體類型依然為侵入巖，主要包括三斗坪巖體、青魚背巖體和小灘頭巖體。該路線主要觀察黃陵花崗巖和偉晶巖脈的巖性特征，花崗閃長巖巖性特征及其與巖脈的穿插關系。巖漿巖路線預期實習目標：使學生掌握花崗巖的野外識別與命名方法;學會描述巖漿巖中各類包體的特征（包括種類、大小、與寄主巖體的關系），能識別出多期次巖脈間穿插關系;掌握節理分析相關經驗及技能。

路線三：變質巖路線。此次實習安排變質巖觀察路線1條，該路線從蘭陵溪木材檢查站至九曲腦中橋東橋頭，主要觀察太平溪巖體與崆嶺群小以村組的侵入接觸關系，了解崆嶺群區域變質巖巖性特點。變質巖觀察路線預期目標：使學生認識區域變質作用和混合巖化作用的主要特點，學會并能對花崗巖與圍巖（變質巖）接觸帶主要構造進行分析，能根據巖體邊部捕獲的圍巖捕虜體，分析說明圍巖與巖體的侵入關系;掌握變質巖巖性觀察與描述分析方法，學會測量片麻理產狀;觀察并分析崆嶺群小以村組變質巖中放射狀陽起石集合體和石榴子石特征。

路線四：沉積巖路線（地層路線）。地層路線主要安排以下5條觀察路線，涵蓋了從南華系至二疊系的地層內容。

秭歸縣石板溪橋—花雞坡村—棺材巖—黃牛崖南華系和震旦系地層路線：帶學生觀察南華系與震旦系地層，學會認識并描述南華系和震旦系巖石特征以及巖性組合特征，學會判斷地層間接觸關系。帶領學生觀察震旦系陡山沱組與燈影組界面特征，觀察棺材巖和黃牛巖危巖體及其治理措施。

秭歸縣周家坳—滾石坳震旦系和寒武系地層路線：由教師帶領學生觀察震旦系和寒武系地層，并講解分析燈影組二段和三段巖性，分析沉積環境;講解埃迪卡拉動物群的爆發時代，并要求學生自行尋找文德帶藻化石。觀察并學會區分白云巖和石英砂巖的不同巖性特征。觀察震旦系燈影組白馬沱段與寒武系巖家河組間的平行不整合接觸關系，掌握平行不整合接觸關系示意圖的描繪方式。觀察寒武系巖家河組與水井沱組間的平行不整合接觸關系，并觀察描述薄層的風化殼、斑脫巖、巖家河組灰巖底部的硅質團塊等主要巖性特征。

長陽縣白氏坪—肖家臺震旦系至奧陶系地層路線：帶領學生觀察震旦系燈影組白馬沱段巖性，觀察其中的雁列節理并繪制素描圖;觀察寒武系天河板組內白石橋背斜，并繪制背斜素描圖，學會分析背斜形成原因、受力方向等;觀察寒武系天河板組與石龍洞組間的整合接觸關系;觀察寒武系石龍洞組與覃家廟組整合接觸關系;觀察覃家廟組與婁山關組的整合接觸關系;觀察寒武系婁山關組與奧陶系南津關組的接觸關系，觀察疊層石化石特征，分析其形成原因;觀察描述奧陶系婁山關組、南津關組、分鄉組、紅花園組、大灣組地層巖性特征，并分析其沉積環境的變遷情況。

九畹溪—西陵峽村奧陶系和志留系地層路線：帶領學生觀察奧陶系上統至志留系羅惹坪組地層，并描述地層主要巖性特征。觀察九畹溪平臥褶皺，繪制褶皺素描圖，分析并描述平臥褶皺的形成原因。觀察奧陶系寶塔組震旦角石化石。

鏈子崖—臺上坪隧道西出口志留系、泥盆系、石炭系、二疊系地層路線：帶領學生觀察新灘滑坡遺址（江對岸），觀察鏈子崖危巖體及其治理措施;觀察并描述志留系紗帽組至二疊系地層巖性特征;觀察二疊系地層主要化石特征;繪制該路線地質信手剖面圖。

路線五：實測剖面路線。選擇九龍灣南華系南沱組地層作為實測對象。預期實習目標：讓學生掌握實測地層剖面的基本方法，于實測剖面現場在老師的指導下，以小組為單位進行實測地層剖面工作，并完成室內繪制實測剖面。

（三）學生半獨立填圖階段

選擇高家溪—花雞坡村—滴水巖村—霧河村-紅水坪村一帶黃陵花崗巖體及南華系和震旦系地層作為填圖單元，在老師的帶領下完成填圖區部分地層界線點的確定，讓學生掌握野外地質填圖的基本方法，并分組練習。

（四）實習期階段性考試

為考查學生對前期教師領教階段各類路線教學內容的熟悉程度，促進學生對前期的實習內容進行全面總結與鞏固，為后期的獨立填圖工作打好基礎，在實習基地內安排一次室內考試，考試分閉卷筆試及巖石標本的巖性識別面試兩部分。

（五）學生獨立填圖階段

對所選擇高家溪—花雞坡村—滴水巖村—霧河村—紅水坪村一帶填圖單元未完成的地層界線點，由學生分組獨立確定，并完成測區的整體填圖工作。實習隊安排老師在填圖區部分重要地段留守，以便及時指導和解決學生在填圖工作中遇到的問題。

（六）報告編寫階段

根據前期室內授課階段所制定的報告編寫及圖件繪制要求，學生在規定時間內獨立完成報告的編寫。

（七）學術報告

為豐富實習期間學生的學習與課后活動，實習隊根據帶隊教師科研方向基本情況，選擇與實習相關或相近的研究方向或內容，開展多期次學術報告活動，讓學生在實習期間能更多地接觸和了解地球科學各領域的知識，激發學生對地球科學相關學科的學習興趣。

四、野外教學實踐效果

經過此次基礎地質野外實習，學生們在對課堂所學知識的理解程度、對所學專業及相關或相近專業的認知程度、自我能力鍛煉等三方面均有不少的收獲。

（一）促進學生對課堂知識的深層次理解

秭歸野外地質實踐教學建立在學生前期已經完成了《地質學基礎》或《普通地質學》等學習，或已選修過《構造地質學》《巖石學》《礦物學》《地史學》等課程的基礎上。學生們雖有學習過地質學相關的知識，但對于知識的理解層次大多停留于書本和課堂，缺乏具體、直觀的理解與認識。而通過野外實踐教學課程的學習，學生們在對前期課堂上所學的地質學知識進行了鞏固的同時，也在腦海中初步建立起野外地質調查工作的整體步驟與流程，并進一步學習到野外地調工作的相關規范和工作流程。野外實踐過程中收獲的知識、經驗、分析問題與處理問題的方式、方法，將令學生們受益終生。

（二）加深對本專業的認知，加深地球物理學知識與地質學知識的相互聯系

勘查技術與工程專業（勘查地球物理方向）是我校地球科學領域的老牌專業，其專業定位要求學生具備扎實的地質學背景知識。此前，由于地質學課程教學和本專業地球物理相關課程教學是完全獨立進行的，因此學生們在學習時難以很好地將地質學知識與地球物理知識融會貫通，這極不利于學科的可持續發展及學生畢業后的就業。因此，在貫徹落實學校“以本為本”、加強實踐教學環節與實踐效果的前提下，從此次實習開始，本專業秭歸地質野外實踐教學已完全由本學院獨立承擔，地學院派駐少量地質學專業老師配合指導，其他參與實踐教學的老師均為勘查技術與工程專業及地球物理學專業教師。

（三）學生自我能力鍛煉

秭歸地質野外實踐教學，在教師領教環節結束后，教學實習已完成前半部分內容，后半部分內容的中心環節為學生獨立自主填圖。在沒有教師領隊的情況下，各班級學生分組在規定的一個星期內獨立完成約5.4Km2面積的地質填圖工作。獨立填圖過程中的填圖路線設計、任務分配等均由學生自行安排。野外填圖過程中，遇到諸如地層分界點判斷分歧相互爭辯時，學生們能大膽創新地提出自己的認識，有時甚至能在一個界線點的確定上爭論很長時間，最終經過反復論證，確定最終的界線點位置。填圖區整體位于山高路險的山區，填圖過程中遇到難以通過的路段，行動上存在困難時，小組同學之間能互幫互助，將實習小組凝聚成一個強有力的團隊。填圖過程中，遇到需要尋求當地老百姓幫助時，不再畏縮或者羞于求助，與人交流溝通能力同樣得到了很好的鍛煉。

五、野外工作體會與建議

教學時間安排上，整體的時間安排較為合理。學生進站前教師的備課準備時間非常重要，特別是對非純地質學專業出身的教師而言，秭歸地質實習采取教師第一年參與備課、第二年備課后開始帶班授課的方式非常合理，既保證了教學質量，同時又保證了師資力量的可持續投入。為期四周的基礎地質野外實踐教學時間，對本科生的地質認識實踐來說，時間上較為充分。但要注意各條教學路線上的時間分配，某些內容較為豐富的路線，建議時間上可以分配長一點。比如，長陽清江的構造地質路線，該路線既有豐富的構造現象，又有豐富的地層、化石等，可安排至少為期兩天的全天路線，需要時可考慮增加至三天時間。

路線教學的內容安排上。秭歸地質實習較為充分地考慮了地質學各方面內容的合理安排，實習內容較為全面。但建議今后的地質認識實踐更加注意考慮按照不同的專業方向，進行更加合理的內容安排。如勘查技術與工程專業（勘查地球物理方向），考慮到其專業的主要應用領域較為集中在礦產勘察、油氣勘察、工程地質勘察等領域，因此建議教學內容更多地偏向地層的認識（物理性質、形成環境分析、對礦產及油氣等的生成或聚集有無特殊意義、對工程施工的影響等）、構造認識（形成過程、作用力類型及方向、對成礦及油氣聚集的影響、對工程施工的影響等）。固體地球物理專業，更多地關注的是地球深部的結構構造及地球的演化過程。因此，在地質認識實習時，可以將側重點放在巖漿巖、變質巖的教學路線上，以此讓該專業的學生更清楚地認識地球深部的物質組成、結構等。另外，地球物理學，不管是勘查地球物理學還是固體地球物理學，其基本的著眼點均是地下介質的基本物理性質。因此，我認為在對地球物理專業學生進行地質認識實踐教學時，應注重將各類地層（或巖體）的成因分析及對其物理性質的影響結合起來。在條件允許的情況下，應將部分輕便易于攜帶的物性測試儀器，如磁化率儀、電阻率儀等配備至各班。教師在野外現場講解地層巖性時，將巖性與物性（如磁性、導電性等）適時結合起來，為學生今后的地球物理專業課程學習打下基礎，也能使學生更好地將所學地質學知識與地球物理專業知識聯系起來。

參考文獻：

[1]劉建朝，薛春紀.實踐教學是保證地學教育質量的關鍵[J].中國地質教育，2004，（1）：24-25.

[2]樊光明，張先進，余英，等.秭歸實習基地教學資源和教學條件評述[J].中國地質教育，2010，（1）：56-61.

[3]陳麗霞，張先進.關于地球信息科學與技術專業野外地質實踐教學的工作經驗與體會[J].高教研究，2012，（3）：30-32.