一、教学路线：石门寨西门-瓦家山村
石门寨西－瓦家山地质路线起于实习区石门寨西100米露头处，止于瓦家山村东小沟旁，路线方向近正西，路线长度大约3500米。
二、教学任务
1．观察冶里组地层内的正断层；
2．观察奥陶系与石炭系之间的古风化壳特征；
3．逐层观察石炭系本溪组、太原组，二叠系的山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组地层岩石主要特征，分析形成沉积环境条件及观察各组地层的接触界线标志及分析其接触关系；
4．重点观察沉积岩的组构特征，分析其形成环境条件；
5．了解各地层中各种化石；清楚其意义；
6．了解铝土矿、煤出现的层位及形成环境；
7．作1:20000的信手地层剖面
三、教学进程安排
No-1：冶里组地层内小型正断层
No-2：亮甲山组（O1l）与冶里组（O1y）岩性分界点
No-3：马家沟组（O2m）与亮甲山组（O1l）岩性分界点
No-4：本溪组（C2m）与马家沟组（O2m）岩性分界点
No-5：太原组（C3t）与本溪组（C2m）岩性分界点
No-6：山西组（P1s）与太原组（C3t）岩性分界点
No-7：下石盒子组（P1x）与山西组（P1s）岩性分界点
No-8：上石盒子组（P2s）与下石盒子组（P1x）岩性分界点
No-9：石千峰组（P2sh）与上石盒子组（P2s）岩性分界点
地质现象素描要求
1、冶里组内部小型正断层
2、太原组内部厚层砂岩球状风化
相关知识
（1）石门寨西层内正断层
在石门寨西门的小路旁的冶里组地层内，发育有一小断层。在岩石露头上，可见钙质页岩、厚层结晶灰岩，沿几个张裂面位置发生错动而形成断层，在张裂面内发育有方解石晶体沿断层壁垂直生长。断层面内存在有棱角明显的灰岩角砾，在断层左侧发育有几个小溶洞。这些均反映出断层的形成与重力塌落有成因联系。该断层面产状142°∠80。，倾角很大，近于直立。断层具有的这些特点，均判断出该断层属于正断层。
（2）本溪组底古风化壳
在石门寨西半坡养鸡场附近，可见到发育在奥陶系马家沟组顶部，石炭系本溪组底部的一个古风化壳。该风化壳岩石呈暗褐色、土黄色等杂色，结构松散。有些呈土状，与上覆的本溪组地层接触面呈凹凸不平接触关系。在个别地方甚至出现有本溪组粉砂岩嵌入到马家沟组白云岩形成古溶洞内的沉积现象。这种嵌入沉积接触关系是古风化壳存在的证据。马家沟组地层与本溪组地层产状一致，但二者之间出现明显的地层缺失，沉积间断，所以二者为平行不整合接触关系。
古风化壳的出现表明华北地区在中奥陶统以后，长期处于地壳抬升时期，导致海水退出，地壳进入了长期遭受风化，剥蚀的地质历史时期。
（3）山西式铁矿
在整个华北地区的本溪组底部均发育有“山西式铁矿”，曾经作为铁矿石冶炼过钢铁。
在实习区的石门寨西养鸡场附近可见到当年（1958）作为铁矿石开采后留下的矿坑。
该铁矿有两个层位，分属于不同的成因类型：
第一层位：本溪组最底部，沉积了一层底砾岩。砾石成分为白云质灰岩，来自于马家沟组。砾石具有棱角状。经过长期风化、剥蚀，在马家沟组顶部界面上形成的砾石间也沉积形成了各种呈团块状、鸡窝状存在的铁矿层，其成矿规模，规律性均比较差。这种铁矿层被称为山西式铁矿第一层位。这种铁矿的物质为马家沟组白云质灰岩经过长期风化剥蚀残留下来，形成含铁胶体经短距离搬运沉积而成。矿体形态受古溶洞及侵蚀面控制。矿物成分主要由赤铁矿、褐铁矿组成。矿石构造以胶状、蜂窝状为主。该铁矿层成因类型属于风化残积型。
第二层位：本溪组底部不均匀地还分布有一层铁矿，层序性、连续性比较好，为沉积成因式铁矿。构成山西式铁矿的第二层位。所以山西式铁矿的成因类型总应属于风化－沉积型铁矿床。
（4）本溪组地层(C2b)
本溪组地层由赵亚曾（1926）建立于辽宁省本溪市西新洞沟与蚂蚁沟村之间的牛毛岭一带，因而得名。本溪组地层主要分布在实习区东部的半壁店、小王山、石门寨西及西部的吴庄南北等地。在石门寨西剖面出露的本溪组岩性主要由铁质砾岩（山西式铁矿）；灰色粘土质页岩（粘土矿）；黄褐色铁质细砂岩；黑灰色炭质页岩；青灰色－深灰色粉砂岩；细粒石英净砂岩；粘土质粉砂岩；细砂岩夹灰岩及泥灰岩透镜体组成。地层厚度为71米。
粉砂岩：矿物成分以细粒分选性好的石英为主组成的砂岩。当形成于大陆湖泊相时含有机质导致其颜色呈现深灰或黑灰色。
石英净砂岩：岩石中以石英颗粒含量大于90％为特征。由于形成时水动力簸选作用强，其基质中的泥质等杂质被冲走，岩石呈颗粒支撑类型。因岩石沉积环境不同，反映其胶结物和颜色也不同，如本溪组石英净砂岩呈深灰色或白色。
本溪组地层岩性组合特征表明，其由2－3个沉积韵律层构成，即由陆相到滨海相及浅海相。其韵律层顶部分布有被分别称为“G”“F”“E”的三层粘土矿及泥灰岩透镜体。每一韵律层由底部的细粒砂岩或粉砂岩及页岩组成，反映其形成环境为陆相，顶部由含粘土的夹有泥灰岩透镜体的粉砂岩及页岩构成，反映形成环境为海相。所以本溪组地层沉积环境属于海陆交互相。
本溪组地层中含有比较丰富的化石。在泥灰岩透镜体中含海相化石，主要有纺锤虫、珊瑚、腕足类、腹足类、苔藓虫类及棘皮动物等。
（5）太原组地层(C3t)
太原组地层由维里氏（B.Willis）等人（1907）建立于山西省太原市一带，因而得名。太原组地层主要分布于实习区东部的半壁店、小王山、石门寨西、黑山窑等地。在石门寨西剖面出露的太原组岩性主要由灰绿色厚层状的中、细粒岩屑杂砂岩；厚层状粘土质粉砂岩（D层粘土矿）；薄层页岩及泥质粉砂岩组成。岩层中夹有煤系、灰岩透镜体。
地层厚度为51米，并以灰色具有球形风化的长石岩屑砂岩构成与本溪组地层的分界标志。
岩屑杂砂岩：岩石风化面呈土黄色、黄褐色，含铁质则呈褐红色；新鲜面呈黄白色或带黄白色调的灰白色。岩屑成分杂，主要以含长石、石英的岩屑为主，岩屑磨圆度差，分选性差。岩屑间胶结性差，导致岩屑固结性也差。当岩石中含铁矿物风化后易留下了小孔，所以又被称为小孔砂岩。在地貌上往往呈正地形。
球型风化：节理破坏了岩石的连续性和完整性，增加了岩石的可透性，是促进岩石风化的重要因素，因而岩石中节理密集之处往往风化最强烈，尤其是在几组节理交汇的地方，常因风化及剥蚀作用的叠加而形成各种特殊地形。
有时几组方向的节理将岩石切割成多面体的小块，小岩石块的边缘和隅角从多个方向受到温度及水溶液等因素的作用而最先破坏，而且破坏深度较大，久而久之，其棱角逐渐消失，变成球形或椭球形，这种现象叫球状风化。它是物理风化和化学风化联合作用的结果，但是以化学风化作用为主。使岩石产生球状风化的条件主要有：
（1）岩石具有厚层或块状构造
（2）发育几组交叉节理
（3）岩石难于溶解
（4）岩石主要为等粒结构
煤系：夹有煤层的一套地层被称为煤系。煤系地层一般由灰、灰黑色粉砂岩；页岩或粘土岩夹煤层组成。一般形成于大陆湖泊相或沼泽沉积相的环境。
太原组岩性组合特征反映其发育有两个沉积韵律层，下韵律层底部均为中粒的长石岩屑砂岩构成，砂岩表面均发育有大型的球型风化，在地貌上呈正地形。向上过渡为青灰色页岩夹D层粘土矿，在地貌上呈负地形；上韵律层底部为薄层细粒岩屑杂砂岩，发育小型球型风化，地貌上也呈正地形。上部为粉砂岩夹泥灰岩透镜体及煤层，地貌上则呈负地形。所以整个太原组地层在地貌上呈连续分布的两正两负的丘陵地貌出现。
太原组地层中含有比较丰富的化石。这些均反映出太原组地层形成环境为海陆交互相。
太原组地层产状与下覆的本溪组地层完全一致，二者沉积环境相同或相近，均为海陆交互相，故二者属于整合接触关系。
（6）山西组地层(P1s)
山西组地层也由维里氏（B.Willis）等人（1907）建立于山西省太原市一带而得名。山西组地层主要分布在实习区东部的半壁店、小王山、石门寨西、黑山窑等地。在石门寨西剖面出露的山西组地层岩性主要由灰色、灰黑色厚层状的中、细粒长石岩屑杂砂岩；厚层状粉砂岩；炭质页岩及粘土岩组成。并以层位稳定，厚度差异不大的灰色、灰白色长石岩屑杂砂岩及含砾中粗粒长石岩屑杂砂岩构成与太原组地层的分界标志。
山西组地层标准厚度为61米。
山西组地层岩性组合特征也反映其发育有两个沉积韵律层，韵律层底部均为含砾中粒的长石岩屑砂岩，砂岩单层厚度大，地貌上一般呈正地形。韵律层顶部过渡为粘土矿（C层粘土矿层）或煤层系。该煤层系内煤层厚度较大，主要构成实习区内的可采煤层而区别于太原组地层的煤系。煤层系在地貌呈明显负地形。上韵律顶部为青灰色粘土矿（B层粘土矿）。
山西组地层中含有比较丰富的化石。在页岩、粘土岩及煤层中产植物化石，反映出山西组地层形成环境属于大陆近海沼泽相沉积环境。
山西组地层产状与下覆的太原组地层完全一致，二者沉积环境具有连续性，均为由海相转陆相，故二者属于整合接触关系。
(7)下石盒子组(P1x)
石盒子组地层由那琳（E.Norin）（1922）建立于山西省太原市东5公里的石盒子沟的“石盒子系”得来。下石盒子组地层为石盒子系的下部而得名，主要分布在实习区东部的石岭、石门寨西、黑山窑等地。在石门寨西剖面出露的下石盒子组岩性主要由黄褐色杂色含燧石砾的粗粒岩屑长石杂砂岩；细砾岩；青灰色、灰绿色含云母粉砂岩及紫色粘土质粉砂岩组成。
地层厚度为115米。 并以黄褐色含燧石砾的粗粒岩屑长石砂岩（小豆砂岩）构成与山西组地层的分界标志。
含燧石砾的粗粒岩屑长石砂岩：岩石表面呈黄褐色，新鲜面呈灰色。粒状结构。岩石中含有黑色不规则椭圆状燧石，磨园度一般，胶结性差，易风化从岩石中脱落成一个个黄豆粒排列。所以该岩石被称为小豆砂岩。岩石矿物组成为石英小于75％；岩屑和长石小于25％。且岩屑少于长石含量。矿物颗粒之间胶结性差。长石常沿解理面易风化成高岭土。
岩石表面常易呈球形风化。
云母粉砂岩：岩石颜色呈青灰色或灰绿色，岩石为细粒结构。矿物成分主要为细粒的石英，长石。含有白云母晶片。
下石盒子组地层岩性组合特征反映其由三个沉积韵律层构成，韵律层底部均为含砾粗粒的长石岩屑砂岩组成；往上均为细粒长石岩屑砂岩、泥质粉砂岩；韵律层顶部过渡为粘土粉砂岩。在第二，第三韵律层顶部形成的紫色粘土质粉砂岩或紫色耐火粘土岩被分别称为A2与A1层粘土矿。在粘土矿层面上波痕构造特别发育。
下石盒子组地层的粉砂岩中含有比较丰富的植物化石，形成环境属于大陆湖泊沼泽相沉积环境。
下石盒子组地层产状与下覆的山西组地层完全一致，二者沉积环境具有沉积连续过渡性，故二者属于整合接触关系。
（8）上石盒子组地层(P2s)
石盒子组地层由那琳（E.Norin）（1922）建立于山西省太原市东5公里的石盒子沟的“石盒子系”而得名。上石盒子组地层为石盒子系的上部因而得名。该组地层出露比较局限，主要分布在实习区东部的石门寨西的欢喜岭及瓦家山一带。在石门寨西剖面出露的上石盒子组岩性主要由灰白色中厚层含砾长石净砂岩组成，地貌上可形成小陡坎为特征。地层中夹有紫色细粒砂岩及粉砂岩。地层厚度为72米。以下石盒子组顶部的A1紫色粘土岩与灰白色中厚层含砾长石净砂岩分界线构成与下石盒子组地层的分界标志。
含砾长石净砂岩：岩石表面呈灰白色，风化后因含铁质可呈铁红色。岩石中可含有5－10％左右的燧石砾，砾大小形态不一，磨圆度、分选性均差。砾与砂的胶结性也比较差，常呈松散状分布于岩石中。岩石中长石含量约为25％，颗粒比较粗，磨园性差，易风化为高岭土。石英含量约60％，颜色白，颗粒比较粗。矿物之间的胶结物比较纯净，但胶结性差。该组砂岩呈现层厚，粒粗，少杂质，含砾的特征。
上石盒子组地层岩性特征反映出其由1－2个沉积韵律层构成，韵律层底部为在A1紫色粘土岩之上的含砾粗粒的长石岩屑砂岩组成，即韵律沉积开始，岩石中发育有大型斜层理，该层岩石厚度大，分布稳定，被称为南山砂岩。往上过渡为细粒长石岩屑砂岩；泥质粉砂岩；粘土质粉砂岩构成韵律层。
上石盒子地层岩石结构均比较松散，易风化导致土壤营养物增加，当地老百姓可植树种庄稼。上石盒子组地层中目前未采到确定地层时代的标志化石。其时代确定主要靠岩性的区域对比和地层层序特点。地层岩性反映出上石盒子组地层形成环境属于辫状河流相沉积环境。
上石盒子组地层产状与下覆的下石盒子组完全一致，二者沉积环境具有连续过渡性，故二者属于整合接触关系。
上石盒子组地层时代属于上二叠统下部。即上下二叠统之间为整合接触关系。
（9）石千峰组地层(P2sh)
石千峰组地层由那琳（E.Norin）（1922）建立于山西省太原市以西25公里的石千峰的“石千峰系”而得名。石千峰组地层为实习区古生界最高层位。地层出露分布特局限，仅出露在石门寨西的瓦家山－欢喜岭－黑山窑一带实习区内。
石千峰组岩性主要由一套紫色岩系组成。包括有紫色含砾岩屑杂砂岩；砾岩；细粒砂岩；粉砂岩及少量黄绿色页岩组成，可形成3－5个沉积韵律层。由于整体岩石胶结性特差，易风化导致砾石脱落遍布山坡。但该组岩石风化后可形成比较肥沃土壤，所以大部分地层露头上被当地老百姓种植上庄稼造成覆盖。整个石千峰组地层地貌上呈负地形出露。
地层厚度为150米。 以上石盒子组顶部的黄白色含砾长石净砂岩构成与石千峰组地层的分界标志。
石千峰组地层的粉砂岩中含有比较丰富的植物化石，形成环境主要属于河流相的辫状河沉积环境。
石千峰组地层产状与下覆的上石盒子组完全一致，二者沉积环境基本相同，故二者属于整合接触关系。