依托“觀賞石”，寓教于樂，提升地質實踐教學質量
——以秭歸地質認識實習為例

李一鶴

（中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院 湖北·武漢 430074）

0 前言

地學類專業特點鮮明、實踐性強，只有在野外親身學習感受，才能將書本知識融會貫通。因此，野外實踐教學是培養地學人才的重要環節。湖北三峽地區地質現象豐富、內容齊全，是天然的地質博物館。依托中國地質大學（武漢）秭歸實習基地，眾多高校在三峽地區對地學類專業開展地質實踐教學，并取得豐碩的教學成果。但是，在實踐教學中，個別學生認為地質理論太枯燥，學習積極性不高，實踐學習效果較差，甚至影響專業選擇和職業規劃。所以，筆者計劃以實習區內的觀賞石資源為突破口，激發學生野外學習興趣，提升秭歸實踐教學質量。

1 秭歸實習區地質背景

中國地質大學（武漢）秭歸實習基地坐落于秭歸縣城，距離舉世聞名的三峽大壩僅有2公里。秭歸及周邊地區（簡稱秭歸實習區）常見巖石出露齊全，南化紀以來地層發育完整連續，各類地質構造現象豐富典型，依托實習基地可對實習區內20余條地質線路開展野外實踐教學。與此同時，秭歸實習區在構造屬性上屬于黃陵穹窿地區，因該地區出露的巖石年齡最古老、種類最豐富、面積最廣，被認為是華南板塊揚子克拉通的陸核。黃陵穹窿的前寒武紀基底經歷了太古代至新元古代多期碰撞造山地質過程，上覆穩定的海相沉積蓋層，晚中生代進入陸相沉積構造演化階段。中新生代時期，黃陵穹窿隆起，造就了前寒武紀基底、新元古代黃陵花崗雜巖和寒武紀以來沉積地層連續良好的出露。因此，秭歸實習區也是研究我國華南地區前寒武紀地殼增生及再造的重要窗口。

2 秭歸實習區“觀賞石”的分布及特征

觀賞石是具有觀賞價值、收藏價值、科學價值和經濟價值的石材。東西方具有不同的賞石文化，東方賞石文化注重人文內涵，以欣賞巖石畫面為主，其觀賞主體往往豐富多彩，因人而異。西方賞石文化注重科學內涵，以各種動植物化石和礦物晶體標本為主。秭歸實習區內的觀賞石既包括天然巖石，也包括化石和礦物晶體，可謂“東西合璧”。具體而言，可以分為三大類：生物化石類、巖石類以及礦物晶體類。

2.1 生物化石類

秭歸實習區內生物化石觀賞石以震旦角石、清江生物群化石庫最具代表性，還保存有三葉蟲、菊石、珊瑚以及魚類化石等共計30多個門類數千種化石。

震旦角石又稱“中華角石”，形似同寶塔，所以還稱之為寶塔石。主要產自我國的湖北、湖南、四川、重慶等地區的奧陶紀地層，以湖北宜昌地區（即秭歸實習區）奧陶紀寶塔組石灰巖中保存的最為結構清晰、獨具特色。震旦角石是海生無脊椎軟體動物化石，生長地質年代在距今約4.4億至5.1億年前的奧陶紀。它具有鈣質殼體，在殼體之前端是柔軟的肉體。鈣質殼體在動物死亡后被保存在海底，經后期地質作用變成石。其外形呈圓錐形，一頭尖，一頭寬，表面發育有節、豎紋等，將它倒置有如一座寶塔。含有震旦角石的地層在地質上叫作“寶塔組”，用于表示特定的地層單位。

圖1：震旦角石標本（圖片引自文獻5）

圖2：清江生物群化石標本（圖片引自文獻6）

清江生物群化石庫位于宜昌長陽地區，是一個能夠揭示寒武紀大爆發時期動物門類多樣性及其演化進程的重要化石寶庫，由西北大學張興亮等科研人員發現并命名。在距今5.4億年的早寒武世，地球生命演化史上出現了一次規模最大、影響最深遠的生物創新事件：“寒武紀生命大爆發”，90%以上的動物門類在不到地球生命發展史1%的時間里迅速創生。清江生物群化石庫豐富度、多樣性和保真度世界一流，科學價值巨大。后續研究將有望填補我們對于寒武紀大爆發的認知空白并解決動物門類起源演化方面一系列科學問題。另外，清江生物群化石庫對進化生物學、系統發生學以及埋藏學、古生態學、地球化學等交叉學科前沿研究方向，也具有非常特殊的研究價值。

2.2 巖石類

秭歸實習區巖石類觀賞石以“獼猴桃石”、“清江石”最具特色和代表性。

“獼猴桃石”的巖石學定名為球狀花崗閃長巖，是球狀巖石的一種，因截面似獼猴桃而得名。球狀巖在全球范圍內僅有100余處露頭報道，我國球狀巖出露還不到10處。球狀巖石因其結構獨特、出露極少、礦物成分變化較大、形成年代跨越較大，被認為是謎一般的地質珍品。宜昌球狀花崗閃長巖由球狀體以及球間基質組成，球狀體呈現出不同的微觀結構，可以歸納為含有韻律層的多殼結構，以及呈羽毛狀或放射狀的單殼結構。中國地質大學（武漢）李一鶴等人對黃陵球狀花崗閃長巖中韻律多殼球狀體和羽狀單殼球狀體開展對比研究，其結果表明球狀巖由相對較熱的“球狀體熔體”在相對較冷的“基質熔體”中“淬火”由外向內快速結晶形成，并將兩種熔體的接觸時代限定為新元古代 852±6百萬年。此外，他們首次提出長英質球狀巖的韻律多殼結構和羽狀單殼結構均由角閃石－斜長石二元體系在過冷狀態下，不平衡結晶形成。韻律多殼球狀體和羽狀單殼球狀體分別對應低生長速率、高成核率（晶體粒度小）以及高生長速率、低成核率（晶體粒度大）。具體而言，韻律多殼球狀體經歷了由“不平衡結晶”（形成韻律殼）到“近平衡結晶”（形成球狀體核部）的兩階段過程。多殼球狀體的韻律層數量由過冷狀態持續的時間決定，韻律層中每一層的寬度由冷卻速率決定。如果球狀體熔體中有過量的角閃石組分，則最終形成的球狀體核心為暗色。反之，核心為淺色。

圖3：宜昌球狀花崗巖閃長巖標本（圖片由本文作者拍攝）

圖4：清江石標本（圖片由本文作者拍攝）

“清江石”，即長陽清江奇石，主要產于清江流域。清江，為長江的一級支流，流域山明水秀，常見具有觀賞價值和經濟價值的天然巖石。長陽清江奇石原石主要為中泥盆統云臺觀組含氧化鐵石英細砂巖夾薄層頁巖或泥灰巖，在晚泥盆世（3億5千萬年前）淺海氧化環境下沉積。在漫長的地質演化過程中，富鐵流體沿巖石的層理、裂隙等緩慢滲透，鐵質淀積在通道及其周圍，在灰白色或臘黃色基底上呈現深淺不一的紅褐色斑紋和圖案。巖石經后期風化剝蝕，再經流水搬運成為卵石，稍加打磨拋光就能呈現出美麗的畫卷。

2.3 礦物晶體類

秭歸實習區礦物晶體類觀賞石較少，主要為陽起石和水晶。

陽起石是深色玉石的主要成份之一，纖維狀陽起石可用于生產工業石棉。陽起石可在秭歸縣334省道松木坪木材檢查站附近的小以村組變質巖中觀察到。它為硅酸鹽類礦物，其礦物組成為Ca2(Mg,Fe)5(Si4O11)2(OH)2，是透閃石中2%以上鎂離子的被二價鐵離子置換而形成的礦物。晶體為扁平柱狀、粒狀或針狀聚集，呈現帶淺綠色的灰色至暗綠色。陽起石質松軟，斷面呈纖維狀，易縱向裂開，捻碎后呈絲狀，其絲綿軟而光滑，富彈性，氣無，味淡。它被中醫認為“味咸，微溫”（《本經》），“右腎命門氣分”（《綱目》），中文名因此而得名。

圖5：陽起石標本（圖片由本文作者拍攝）

圖6：水晶標本（圖片引自文獻9）

水晶是寶石的一種，在礦物學上屬于石英族。水晶一詞出自“閩主作紫微宮，飾以水晶”。水晶主要成分為SiO2，常呈六方柱狀晶體產出，柱面有橫紋。水晶的硬度較大，摩氏（莫斯）硬度為7，堅硬且易保存。純凈的石英無色透明，玻璃光澤，貝殼狀斷口上具油脂光澤，無解理。秭歸實習區內水晶主要產自興山縣，為熱充填液成因。當富含SiO2的熱液進入巖石裂隙時，由于早期冷卻速度快以及自由成長空間少，熱液中SiO2結以它形結晶形成缺少觀賞價值的石英脈。如果 SiO2有足夠的自由生長空間并且以較慢的結晶速度（后期晶洞中結晶），就可以形成透明而美麗的晶體—水晶。

3 寓教于樂，提升地質實踐教學質量

“寓教于樂”這一概念最早出現在《詩藝》中，即詩應帶給人樂趣和益處，讓人們在愉快的環境下陶冶情操、習得知識。孔子也提出過類似的觀點，“知之者不如好之者，好之者不如樂者”。“寓教于樂”的理念被廣大教育教學專家借鑒與推崇，幫助學生在心情舒暢的氣氛中學習知識和掌握技能。

秭歸實習區內的震旦角石、清江生物群化石庫、“獼猴桃石”、“清江石”、陽起石、水晶等觀賞石，作為巖石中稀有而獨特的品種，不僅具有科研價值、經濟價值，還具有美學特質,符合寓教于樂的條件。筆者將在今后的野外實踐教學中增加對實習區內觀賞石的觀察和描述，增加課堂教學趣味性，提升學生審美和鑒賞能力，促進學生全面發展；設計觀賞石成因相關課堂作業及開放研究課題，激發學生科研興趣，促使學生主動學習地質學專業術語、了解區域地質背景以及巖石礦物成因及形成過程；將進一步系統收集和整理秭歸實習區觀賞石信息，撰寫科普論文并開展相關通選課課程，以此來豐富秭歸實習區教學資料。希望能借助觀賞石拋磚引玉，與校內外專家學者交流，在保證教學質量的基礎上寓教于樂，提升野外實踐教育質量。

致謝：感謝學院領導和同事對我工作的支持和幫助！