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北戴河地质认识实习中矿床学专业兴趣的培养
2020-05-18

李艳军*   

中国地质大学(武汉)资源学院,湖北 武汉 430074

 

 要:学生专业兴趣的培养是北戴河地质认识实习的重要目的之一。本文以北戴河实习基地沉积型铁矿、火山机构及多期次侵入岩等地质现象为典型案例,详细探讨了实践教学过程中如何以向内延拓和向外延拓方法培养学生的矿床学专业兴趣。矿床学专业兴趣的培养不仅有利于学生后续专业课程的学习,还有利于培养从事矿床学研究和矿产勘查相关问题的分析能力。

关键词:矿床学;专业兴趣;实践教学;北戴河;教育教学论坛

The Cultivation of the Professional Interest of the Deposit in the Geological Understanding of the Beidahe River

 

Li Yanjun * (

 

School of Earth Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, Hubei Province ”

 

 

Abstract:The cultivation of students' professional interest is one of the important objectives of Beidaihe's geological knowledge practice. This paper takes the sedimentary iron ore, volcanic institution and multi-stage secondary intrusive rock of Beidaihe Practice Base as typical cases, and discusses in detail how to cultivate students' professional interest in mineral deposit in practice teaching. The development of professional interest in mineral deposit is not only beneficial to students' follow-up courses, but also to develop the analytical ability to carry out mineral research and mineral exploration related problems.

 

Key words: mineral science; professional interest; practical teaching; Beidaihe

 

实践教学是地质类人才培养过程中必不可少的重要环节[1-2]。中国地质大学(武汉)一直强调实践教学的重要性并重视地质类专业学生的实践能力的培养,长期坚持三次必修的野外实践教学计划。新一轮培养计划中,我校更是在北戴河基础地质认识实习、周口店野外地质教学实习和生产实习基础上增加了两周秭归“地质基础加强实习”[2]。作为第一次野外实践教学的北戴河地质认识实习,是室内“普通地质学”课程教学的野外延伸,目的是配以野外感性认知以便学生全面领会课堂教学内容,并培养学生的科学思维提升科学兴趣[2]。但实习过程中不同专业教学内容一致,按专业方向延伸与拓展针对性不强。资源勘查工程(固体矿产方向)专业是参与北戴河实习的重要地质类专业之一,目前仍缺乏矿产资源相关教学内容[3],不利于矿床学专业兴趣的培养。鉴于此,本文以北戴河基地典型地质现象为例,对如何培养学生矿床学专业兴趣进行探讨。

 

一、地质认识实习中矿床学专业兴趣的培养及途径

 

地质资源与地质工程一级学科在教育部第四轮学科评估中荣获A+,同时也是中国地质大学(武汉)仅有的两个“一流学科”之一。资源勘查工程专业(固体矿产方向)是该一级学科的重要组成部分,是中国地质大学传统优势专业,至今已有近七十年的历史。核心教学内容为矿床学、矿床地球化学、矿产勘查理论与方法、矿产综合勘查技术等与固体矿产研究及勘查密切相关的课程。大学一年级阶段,该专业已开设了《资源导论》、《世界矿产资源概论》和《普通地质学》三门专业基础课程,学生对主要矿产资源的分布、成因类型及可能的形成过程有了肤浅的认识。北戴河地质认识实习恰好安排在这几门课程和后续专业骨干课程之前。这一实践课程安排从理论上讲有助于学生将室内课堂知识与野外地质现象相结合,达到“培养学生的地质思维能力,提升科学兴趣”[2]这一实习目的。

矿床学是一门复杂的地质学科,涉及到矿床在地壳中的形成条件、成因和分布规律,直接服务于矿物资源的开发利用[4]。研究内容涉及矿物学、岩石学、构造地质学、地球化学、矿石学、矿业工程等多门课程。限于学生知识积累的限制,野外教学过程中不可能对矿床学研究内容过度深入,仅在完成规定的教学目的及内容的基础上适当拓展,目的是要培养学生的矿床学专业兴趣。北戴河基地与资源勘查工程专业(固体矿产方向)相关的矿产资源仅有石灰岩和少量的铝土矿[3]。矿床学相关知识点的观察与讲授是目前实习过程中的薄弱环节之一。对于实习过程中学生矿床学专业兴趣的培养,笔者认为可以从三个方面入手:(1)从宏观上即从实习基地所处的燕辽成矿带优越的成矿条件及已有的典型斑岩型铜-钼矿床、矽卡岩型铁----锌矿床及岩浆热液脉型金矿床等事实,引导学生横向了解背景知识。甚至可以利用标本室收集的矽卡岩型铁铜矿石标本,讲解该类型矿床形成的条件、成矿过程及关键控矿因素等,引导学生对邯郸-邢台地区及长江中下游地区典型矽卡岩型铁铜矿床资料收集及了解,培养向内延拓能力[5]。(2)针对教学路线中已有的矿产资源,可在观察记录基础上适当延伸其形成过程及开发利用等相关内容,拓宽知识面进而激发学生的学习兴趣。(3)结合野外典型地质现象(即使无成矿事实)引入矿床学及矿产勘查相关内容,解释可能的成矿类型、成矿过程及分布特征,并结合国内外典型矿床案例逐步引导学生深入矿床学及矿产勘查知识的学习,逐渐培养学生的向外延拓能力[5]。这也是北戴河地质认识过程中矿床学专业兴趣培养最主要的途径。

 

二、北戴河基地矿床学专业兴趣培养典型案例

 

1. 石门寨路线不整合面上铁铝矿层

该处是北戴河基地平行不整合关系主要观察点。主要地质现象表现为该路线马家沟组(O1m)白云质灰岩与本溪组(C2b)底部发育平行不整合界面。这一界面主要表现为红褐色,厚度为25cm左右,产状较平缓(280∠30),与上下岩层层理产状基本一致。主要教学任务往往为观察和描述不整合界面上下两套地层的岩性、岩层产状及变化特征、两者的接触关系,分析并对比其沉积环境变迁,并绘制信手地层剖面图。这些内容的学习符合实习任务基本要求,也达到了培养学生沉积地质现象观察及分析能力的基本目的。但是,该不整合面之上发育一套透镜状的铁铝矿层,主要为赤铁矿、褐铁矿和铝土矿等矿物组成,这也是北戴河基地实践教学路线中唯一能见的金属矿产。尽管部分指导老师会提及上述三种矿物的识别及“山西式铁矿”特征,但并不能起到培养学生矿床学专业兴趣的作用。

对资源勘查工程(固体矿产方向)专业学生,此处可启发其进一步观察与思考:(1)分组引导学生沿矿层走向上观察矿体形态变化;(2)观察矿层垂向上(路线行进方向)矿物组成、粒度、结构及含量的变化,判断是否存在垂向分带;(3)让学生思考并讨论沿倾向上矿体是否存在分带,其主要控制因素是什么?(4)铁铝矿层如何形成,是内生还是外生地质作用?(5)铁与铝为何能共生?相似地质作用还能形成哪些矿床?待学生观察和讨论后,指导老师可系统总结“山西式铁矿”的成矿背景、地质特征、矿化分带规律、成矿作用及其氧化还原作用控制因素等。这些内容既温习了普通地质学课程中外生地质作用相关内容,又了解了沉积型铁、铝、锰矿床成矿作用。指导学生收集并学习沉积型铁矿、铝土矿及锰矿相关文献,系统了解该类型矿床的特征及形成过程,拓展矿床学知识。

 

2. 上庄坨火山岩剖面

该剖面是火山岩观察路线,主要目的为观察、描述侏罗系火山岩熔岩、火山集块岩的结构构造、矿物组成及岩性变化等现象,让学生学会如何观察和描述火山岩及典型结构构造和组成矿物(具体按实习格式要求记录,此处不累赘)。岩性主要有玄武安山岩、安山玢岩和火山集块岩等。玄武安山岩具斑状结构,斑晶为角闪石和少量的辉石,杏仁状、气孔状构造为其特征构造。安山玢岩为斑状结构,斑状主要为角闪石,粒度可达1cm。火山集块岩明显可分成集块和胶结物两部分。火山集块大小一般为10-20 cm,少量可达30 cm左右;成分有玄武安山岩、安山玢岩和沉积岩等,颜色也因成分不同而显示灰黑色、紫红色、浅灰绿色等。因火山集块大多棱角分明而初步判断该处应处于火山机构附近。在岩性观察基础上,指导老师系统总结火山活动阶段从喷溢相至爆发相形成的火山岩岩相特征,加深学生对火山活动的整体认识。

然而,学生的兴奋点主要集中于火山机构,这是以往教学过程中大多学生非常感兴趣的地质现象。这恰恰为矿床学专业兴趣的培养提供了良机,因为火山机构是重要的有利成矿和找矿部位。该点可采用向外延拓法逐步引导学生对火山机构或相关的不同类型矿床的了解。首先,VMSvolcanic massive sulfides)型铜铅锌矿床是与火山作用相关的最重要的矿床类型之一,该类型矿床受火山机构控制,不同部位发育块状、层状和网脉状三种不同类型矿体,并具有明显的空间蚀变和矿化分带。如加拿大Kidd Creek矿床、国内的白银厂、呷村和阿舍勒等矿床为其典型代表;其次,如豫西祁雨沟和山西堡子湾金矿床等隐爆角砾岩型矿床也是火山机构中的典型矿床类型之一,矿体中普遍发育隐爆角砾岩;再次,火山颈深部与隐伏潜火山岩斑岩型金、铜、钼矿床也是重要的矿床类型,典型代表如浙西治岭头金铅锌矿床深部发现了隐伏斑岩型钼矿床;最后,还有一类受火山口放射状断裂构造控制的热液矿床也与火山机构具有密切的时空关系,典型实例如大兴安岭成矿带中的东珺铅锌矿床。通过对这四类与火山机构有关的矿床类型及实例的讲解,极大程度上深化了学生对火山机构及成矿作用的认识。

 

3. 燕塞湖侵入岩

该处主要的地质现象为斑状正长岩被正长斑岩侵入。斑状正长岩以岩株状侵位,新鲜面呈浅肉红色,似斑状结构,块状构造。而正长斑岩则以脉状形式侵入斑状正长岩中,脉宽3-5m,新鲜面为浅灰色,斑状结构,块状构造。似斑状结构和斑状结构是这两种岩性的主要区别之一,显示前者为深成侵入岩而后者为浅成侵入岩。两者间发育明显的烘烤边和冷凝边,且正长斑岩中可见斑状正长岩捕掳体,这些现象显示明显的侵入关系。斑状正长岩与正长斑岩的岩性特征及其接触关系的观察及描述正是该点的主要教学内容,目的就是让学生学会侵入岩的岩性观察与描述及接触关系的识别。

但是,对于资源勘查工程(固体矿产方向)专业学生,这些知识内容的学习并不能完全达到此次野外教学实习的目的。毕竟与酸性侵入岩相关的矿床众多,其成因类型主要有斑岩型、矽卡岩型、岩浆热液脉型和伟晶岩型等,涉及的矿种也众多,相关矿床是当今矿床学研究的热点之一。在上述教学内容基础上,该处可从如下几方面适当拓展相关矿床学知识,达到教学目的:(1)从《资源导论》和《世界矿产资源概论》课程中提到的斑岩型铜(钼)矿床及金矿床相关的成矿岩体主体为浅成斑岩体出发,引导学生对比思考此处哪种侵入岩具备形成斑岩型矿床的基本条件,并分析其有利成矿部位在何处。2)前人研究表明这两种侵入岩均为碱性花岗岩[6],一方面为与碱性花岗岩有关的铜金矿床是一种重要的矿床类型,Mineralium Deposita杂志曾于2002年第1期刊出专刊探讨该类型矿床成因。一些世界级的铜金矿床也与碱性花岗岩具有密切成因关系,如美国Cripple Creek、澳大利亚Cadia、巴布亚新几内亚LadolanPerogera等铜-金矿床。国内的东坪、归来庄、水泉沟及怀溪等铜-金矿床也为该类型矿床。另一方面,与碱性花岗岩有关的稀有稀土矿床也是目前矿床学研究及找矿勘查的重要类型之一,如内蒙古巴尔哲、赵井沟、江西雅山等铌--稀土矿床。通过这些不同类型矿床典型实例,采取向外延拓法逐步培养学生对与酸性侵入岩体相关的矿床学的学习兴趣。

 

三、地质认识实习中矿床学专业兴趣培养的思考与启示

 

学习兴趣是主动获取知识的动力,有了兴趣,学生才会用心去学、去做、去思考、去总结,才会更快地成长[7]。而矿床学专业兴趣的培养不仅有利于后续矿床学、矿产勘查理论与方法等骨干课程的学习,还有利于培养从事矿床学研究和矿产勘查的问题分析能力。在地质认识实习过程中顺利完成既定的实习任务并有效培养矿床学专业兴趣,可以为我们带来一些思考与启示。

(1) 学生是实践教学的主体。此次实践教学的目的主要是课堂教学与野外实践的结合,温故而知新,同时培养专业兴趣、基本地质技能和地质分析及研究的思维。对象为地质类及相关专业的学生,他们才是实践教学的主体。实习过程中专业兴趣的培养也应尽量根据学生的专业培养方向及能力适当偏重,教学内容及延伸深度和广度不能千篇一律。如同样是资源勘查工程(固体矿产方向),基地班的学生大多对成矿理论感兴趣,而卓越工程师班则主要往“新工科”方向培养。

(2) 团队教学是实践教学的要求。实习指导老师都是有各专业的任课教师组成,且大多数老师都参与了四个实习基地的多次野外实践教学,经验丰富,能有效引导学生完成实习任务的学习。但并非所有的指导老师知识领域一样,因为各自平时的研究领域并不完全一样。实践教学过程中,各老师不可能仅仅就自己研究领域如斑岩型矿床成矿作用延伸,毕竟不是所有的地质现象都能往斑岩型矿床延伸,而且也不会让你“过度自由发挥”[2]。这就要求不同研究方向老师组成本专业的教学团队,经常性沟通与交流,集大家之所长,一方面拓展自己的知识领域,不仅仅只熟悉斑岩型矿床,还得熟悉矽卡岩型、热液脉型、沉积型等其他类型矿床的成矿背景、地质特征、成矿作用、成矿规律及找矿方法等内容,以便能适度对实习内容往外延拓;另一方面,通过团队教学指导老师还可以结合指导教学班级的专业培养目标有效限定和规范矿床学延伸内容及深度,做到恰如其分。

(3) 有效的教学方式是专业兴趣培养的有力保证。该次野外教学实习时间一般安排在7-8月份,北戴河地区天气正炎热,合适的教学时间较短。这就要求指导老师不能一味地根据教学内容按部就班完成教学,否则,教学效果大打折扣,更别说专业学习兴趣培养。教学过程中可根据学生精力及思想变化,以学生野外观察描述为主课后老师综合延伸的方式有效完成教学内容。如对上述石门寨沉积型铁矿的讲解,可野外重点让学生观察并以小组形式采集矿石标本,课后室内再讲解外延知识,甚至可以让学生对比标本室内收集的矽卡岩型铁矿石标本进行对比,分析两种成矿作用的异同。另如上庄坨火山集块岩观察后,可在参观柳江盆地地质博物馆时结合火山形成影像拓展相关的矿床内容。

 

 

参考文献:

[1] 周鼎武, 崔智林, 张成立, . 地质学人才培养基地高年级野外地质教学改革的构想和实践[J]. 中国地质教育, 1999, (2): 22-24.

[2] 童金南. 地质学专业野外实践教学的认识和建议[J]. 中国地质教育, 2017, 26(4): 82-86.

[3] 曹秀华,汪新文,林建平. 对北戴河地质认识实习野外教学的思考[J]. 中国地质教育, 2015, 24(4): 42-45.

[4] 翟裕生,姚书振,蔡克勤矿床学[M]. 第三版北京:地质出版社,2011: 471.

[5] 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(01): 155-157.

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