㈠ 地質填圖方法體系
我國1:5萬地質填圖新方法體系在1991年國家標准局發布的《中華人民共和國行業標准區域地質調查總則》(1:50000)中做了規定,它是我國現階段1:5萬區調填圖工作的准繩。4種岩區(沉積岩區、花崗岩區、火山岩區和變質岩區)的填圖新方法各有特色,簡介如下。
1.沉積岩區
沉積岩區採用多重地層劃分、岩石地層單位填圖方法。其要點是:在地層的多重劃分對比研究的基礎上,系統調查岩石地層單位的基本層序,准確地描述沉積地層的組成與結構;通過正式和非正式岩石地層單位填圖,查明其時-空存在狀況(包括形態、幾何關系與排列規律)、縱橫向變化、與其他地層單位(特別是年代單位)的相互關系及區域地層格架;進而建立地層模型,闡明和預測各岩石地層單位的形成年代、環境、沉積作用、其他地層單位的特徵,以及區域地質發展史與自然資源的分布規律。
2.花崗岩區
花崗岩區採用岩石譜系單位的方法填圖。其基本核心是:在特定的構造岩漿作用形成的岩石區范圍內,劃分花崗岩類的岩石譜系單位,並相應地建立花崗岩類等級。它是以同源岩漿演化、岩漿多次脈動上侵形成不同的構造岩漿單元為理論基礎;以系統地研究岩石成分、結構、構造、相對侵入序次等特徵及其變化為標志;以查明花崗岩深成岩體的內部接觸關系,並確定其成分演化序列和結構演化序列為主要手段的填圖方法。在此基礎上,進行花崗岩類變形的構造研究,分析與探討花崗岩類的就位機制,調查與花崗岩類岩石有關的成礦條件,為普查找礦提供必要的區域地質資料。這種新方法比以往的方法有更能詳細地了解花崗岩岩基、確定同源岩漿演化序列、揭示區域岩漿演化和成礦屬性等優點。
3.火山岩區
火山岩區採用火山地層-岩性(岩相)雙重方法填圖。其要點是:在查明火山岩岩石的岩性特徵、產狀、厚度、接觸關系、空間分布和研究了火山岩層的劃分及沉積夾層的基礎上,結合火山地層的結構類型,劃分岩石地層單位和火山噴發旋迴及韻律,確定火山噴發的時代;根據岩石的礦物和結構特徵及火山地質體的產出形態與分布,劃分火山岩相;通過岩石地層填圖單位和岩性(岩相)填圖單位的雙重填圖,進一步研究火山的空間分布及其變化規律,研究古火山機構,探討火山作用與區域構造及成礦的關系等。
4.變質岩區
變質岩區採用構造-地(岩)層-事件法或構造-岩石-事件法填圖。這是一套以構造變形、變質理論為指導,以同一成因類型原岩建造的變質岩石或岩石組合為基礎,以構造分析方法為手段,以地質事件演化系列為主線的填圖方法。也是以試點圖幅實踐所取得的成果為依託,借鑒國內外有關變質地質學研究中有益的經驗而總結出的一套適合我國情況,具有不同類型地質特色的填圖方法。它與過去使用的傳統方法相比,具有較高的科學性與先進性,又具有很好的實用性和可行性。
㈡ 地質填圖(區域地質調查)階段
盡管地質科學技術快速發展,但是目前國內外還沒有哪一種新型實踐教學方式能替代通過地質填圖來對學生進行全面訓練的功能。讓學生從半獨立到獨立進行地質填圖仍然是延續多年的成功模式和經驗。地質填圖階段既是對前期教學效果的檢驗,也是對學生進一步綜合性的全面訓練,進展的程度和效果將直接影響整個實踐的教學質量。
1.地質填圖的基本含義
地質圖是各種地質體在地表出露界線的水平投影圖。地質圖以線段、文字、符號、代號和花紋圖例表示測區地質體的性質、形態、空間位置和相對新老關系。它最終能反映地質工作者對測區地質構造特徵、地質演化歷史的統一認識。把各種地質體表示在地形圖上的過程叫地質填圖或地質制圖。
目前世界上有兩種類型的地質圖,即組圖和系圖。組圖以岩石地層單位的組為制圖單位(如張夏組、下石盒子組等)。它是地層組合、岩石組合及其空間分布和幾何關系的直接反映,是構造演化和地質歷史發展的真實記錄。組圖能促進地球物理資料、地球化學資料、遙感地質資料與地質研究的結合,組圖適用於大比例尺的地質填圖。組圖可作為岩性分布使用,服務領域更廣泛。系圖是以生物演化相對順序建立的年代地層單位「系」為基礎填制的。系圖適用於小比例尺大區域地質調查,能滿足更大范圍內地質構造理論的分析與研究使用。
組圖能直接反映客觀的實際地質體,可在野外進行實測,其界線相對較穩定,也可以直接利用遙感地質資料填圖。而系圖是利用古生物表示地質年代的,其資料來源系經室內分析鑒定推論而來。由於受各種條件的制約、個人認識差異的限制,地質年代界線常有較大的變動,難以統一。系圖不適合野外直接填圖,特別是在無直接或間接標志的位置尋找年代地層界線可能造成無功而返的狀況。由此可見,組圖是最適合區域地質調查的基本圖件,可在組圖的基礎上編制不同年代的系圖。
2.地質填圖階段劃分
嵩山地區地質填圖實習按4周計,劃分為以下幾個階段開展野外教學活動:
1)測區踏勘時間1~2天(各校自定)。
2)路線設計和工作計劃及室內講授實測地質剖面的方法1天。
3)野外實測地質剖面1天。
4)室內整理實測地質剖面4天。
5)1:5萬區域地質調查(地質填圖)教學階段15天。其中,半獨立填圖時間11天,獨立填圖時間4天。
6)資料收集和專題研究2天。
7)地質圖件整理及地質報告編寫6天。
各學校可根據實際教學時間的安排進行適當調整。
3.本階段的教學方式
1)教學方式與地質認識實習有所區別,指導教師和學生角色變換,教師應以指導和輔導為主、講授為輔,提倡在師生之間積極開展討論地質問題,進而激發學生學習的興趣和熱情,發揮以學生為主體的教學研究互動功能。
2)以教學實習小組為單位開展野外教學活動。
3)該階段前期在教師的指導下充分發揮學生的主觀能動性開展實踐教學活動,後期以小組為單位由組長負責、全組成員密切配合共同完成實踐教學任務。其中地質路線的布置、地質觀察點的確定、地質界線的勾繪可由全組成員討論盡可能達到統一,不同觀點者可保留意見。在完成填圖任務的同時,每個學生應該對各種地質現象的觀察、描述、記錄、地質界線的勾繪及地質信息的採集等做到能獨立地進行操作,防止為趕進度而分工造成每位學生只會做單一方面的操作。對地質問題的討論提倡思維活躍、各抒己見,但是,必須以事實為依據,在工作中培養嚴謹、求實、創新的科學態度和良好的學風。獨立填圖階段出現的難點、疑點問題,指導教師或實習隊技術負責要親臨現場加以解決。
4)指導教師在地質填圖階段一定要掌握好野外實習進程,嚴格把好實踐教學質量關。在實施填圖路線時要由親自指導逐漸過渡到學生獨立完成野外作業,後期教學活動中出現的問題要求師生共同商討解決,進一步培養學生解決問題的能力。對普遍性的地質問題必要時可在室內進行講授和輔導,指導教師在整個填圖過程中必須堅持每天收隊回來時都要逐一檢查各填圖小組的野外手圖和野外記錄本;對利用新技術手段的填圖小組,則要檢查地質數據存儲情況、地質信息的收集情況、遙感地質的利用情況等,對學生實習中出現的疑難問題及時解決,對填圖中不符合規范要求的質量問題及時返工。全隊、全班和各實習小組要及時總結經驗進行交流,最終達到共同學習、共同提高的目的。填圖階段結束後指導教師要對學生進行綜合成績評定,還可在全隊進行野外記錄本、野外手圖的展評。
4.地質填圖區地質現象
根據地層出露齊全、構造相對簡單的原則,目前,我們精選了嵩山南部區(箕山—伏牛山區)作為實習填圖區,圖幅面積12km2,東至大竹園村,西至惠庄村,南至祖神廟,北至王堂水庫。區內分布的地層有太古宇登封岩群、古元古界嵩山群、中元古界五佛山群、新元古界震旦系和古生界全部地層;侵入體主要是石秤花崗岩體和箕山花崗岩體;褶皺、斷裂、節理均發育,以斷裂構造為主,填圖區內F1,F2,F3斷層更為典型;地層接觸關系有角度不整合、平行不整合和整合接觸;岩體與圍岩的接觸關系有侵入、沉積和斷層接觸,三者均清晰可見;變質岩、岩漿岩和沉積岩出露齊全,沉積岩層里動植物化石繁多;填圖區內有鐵礦、鋁土礦、煤礦、重晶石礦、建築材料花崗岩和石灰岩等礦產。另外王堂水庫作為排污場所導致的環境地質,水庫滲漏涉及的工程地質、山體滑坡,煤炭采空區的沉降產生新的斷裂構造等,均為重要的地質調查問題。
5.地質填圖要求
在該區進行1:5萬地質填圖方法訓練,實踐教學方法是8km2用常規地質調查方法訓練,4km2用GPS、便攜機、數碼相機和攜帶型測試分析儀進行地質數據、信息採集和處理。了解測區內的地層相對新老關系、接觸關系及岩體的各種接觸關系;了解褶皺構造的成因類型及形成年代;了解測區斷裂構造成因類型、空間展布、存在標志、性質(正斷層、逆斷層、平推斷層)、相對活動時間及新構造運動對工程地質和地震地質的影響等。在調查研究過程中水文及工程地質專業、環境工程專業還應對王堂水庫周邊系統採取土樣、水樣並利用攜帶型測試分析儀進行化驗,了解工業、煤炭企業、水泥製造、廢水凈化程度以及排泄和滲漏後是否對周圍環境造成影響並作出相應評價,給當地政府治理環境污染提供科學依據。
6.個人收集資料階段
資料收集是否全面是對整個野外實踐教學成果的大檢查,收集前人的研究成果主要包括測區的基礎地質、地球物理、地球化學、遙感地質、礦產地質、環境地質、災害地質、水文地質、工程地質、旅遊地質、農業地質等資料。除此之外還要收集測區的自然經濟地理、交通概況、測區的地層特徵、岩石類型、礦產分布、構造特徵以及地質發展史等。
7.地質報告編寫階段
此階段是野外實踐教學成果的總結性環節,可檢驗學生對野外實習採集的各種地質數據、地質信息進行整理、歸納和處理的能力,其中包括各種野外記錄、標本整理、樣品鑒定化驗、編制和清繪各種地質圖件(實測剖面圖、實際材料圖、地層綜合柱狀圖、地質圖、構造綱要圖等)等內容,通過對圖件整飾、清繪的過程不斷提高學生的動手能力。
此階段開始時,指導教師應向學生講明資料整理的目的、要求,各種地質圖件的編制方法和格式,地質報告編寫的內容、要求及注意事項。為了進行全面訓練和總結,根據大綱要求,按規范格式編寫地質報告,要求每個學生獨立完成主要附圖和插圖的清繪任務。學生在文、圖初稿完成後,經指導教師審閱後方可進行清繪和謄抄工作。文字部分有抄襲和圖件有明顯錯誤的需重做。指導教師對學生的初稿只進行原則性輔導,不能替代學生進行修改。地質報告的編寫是培養學生獨立工作的能力,是對學生地質知識、分析和解決問題能力的真實反映,是評定學生成績的主要依據。
在完成了野外實踐教學(地質認識實習、地質填圖實習、開展第二課堂活動、地質報告編寫等)後,全實習隊要進行一次質量大檢查,圖件、報告進行展評。
8.地質填圖階段應完成的任務
1)1:5000長度為1900m的實測地質剖面圖1張。
2)1:25000的實際材料圖1幅。
3)繪制實習區1:10000綜合地層柱狀圖。
4)12km2的1:25000地形地質圖1幅。
5)編寫15000字的區域地質調查實習報告。
9.開展好第二課堂活動
開展好第二課堂教學活動的目的,一是對有研究能力的學生可做野外專題研究,如測區基礎地質、礦產地質、農業地質、災害地質(包括煤炭采空區治理、鋁土礦露天采空區治理等)、水文及工程地質、環境地質、旅遊地質等方面;二是利用好基地教學設施對前期收集的資料、採集的岩礦標本、動植物化石、典型構造標本進行整理和開發,為後期的地質報告編寫打下堅實的基礎;三是發揮嵩山世界地質博物館的館藏功能(影像、照片、圖片、前人研究專著資料、礦物標本、岩石標本、古生物標本、礦產標本、構造標本、「五代同堂」地層剖面等)。開展第二課堂活動時,對實習未能達到大綱要求的學生,只能利用此時間進行補課。
搞好第二課堂教學活動旨在提高學生對野外地質學習的興趣,及其對地球科學研究的意識和創新能力,指導教師要尊重學生的選題並給予指導。學生要根據自己的能力、時間以及地質知識掌握的程度選題,千萬不能貪大求全。此項工作可安排在後期開展,時間不夠者可延續到校內進行;研究成果可寫入地質實習報告,也可以做專項研究單獨成文。為了激發學生的創新能力,提高學生的求知慾,在該階段實習隊可組織一些不同形式的小型學術研討會,進行交流,以達到拋磚引玉的效果。開展第二課堂活動取得的成果,指導教師在評定成績時可視為學生創新能力另計。
10.地質填圖階段的成績評定
地質填圖階段的成績評定要具有綜合性、全面性,主要評定學習情況、工作態度、基本知識掌握程度、動手能力、思維能力、野外資料的收集情況及地質報告的編寫質量等。指導教師應根據平時掌握的每個同學的實際情況,最終評定出優秀、良好、及格和不及格等級。第二課堂成績由指導教師掌握。
㈢ 地質填圖技術
(一)常規地質填圖技術
地質填圖包括正測、簡測(正測77%)和草測(正測(65%)3種,不作特別說明時,所有地質填圖均指正測。目前,煤田地質工作中應用最多的是1:10000和1:2000的地質填圖。執行規范:《固體礦產勘查原始地質編錄規定》(DZ/T0078—93)、《地質礦產勘查測量規范》GB/T18341—2001。
(二)數字地質填圖技術
1.傳統地質工作
野外運用地質羅盤、錘子等工具,通過系統連續的野外路線觀測,將觀測的地質現象詳實記錄於野外記錄本上,作為第一手原始資料保存。室內技術人員需花費大量時間對取得的大量原始地質資料檢查無誤後進行數字化,在此基礎上再進行綜合分析形成所需的各類最終成果圖。其缺點一是形成的紙質野外原始資料多,難於保存、管理;二是需要花費大量時間整理原始資料,增加了工作周期;三是海量數據無法實現數據共享,不便交流。
2.數字地質調查及其意義
數字地質調查是以數字地質調查的技術理論、方法與數字地質調查系統DGSS為基礎的新技術。數字地質調查系統DGSS是貫穿整個地質礦產資源調查過程的軟體,系統基於資料庫技術和3S技術(GPS、GIS、RS)實現了整個地質調查過程的數字化與一體化。系統由數字地質填圖系統RGMap、探礦工程數據編錄系統PEData、數字地質調查信息綜合平台DGSInfo、資源儲量估算與礦體三維建模信息系統REInfo四大子系統組成(圖4-24)。
圖4-24 數字區調數字填圖技術流程圖
數字地質調查技術意義:一是從根本上改變了傳統地質填圖的技術流程、方法,實現了地質填圖工作全過程數字化、無紙化。其中GIS貫穿於地質調查過程的始末是其最大特點,提高了地質填圖效率、研究精度、降低了勞動強度;二是強調在計算機技術全程化支撐下,對多源地學數據進行綜合分析和地質制圖,真正實現多源數據的整合,提高了地質工作的效率和質量;三是實現了地質成果的全新表達及載體多樣化。地質成果不僅僅是通過紙媒介來瀏覽查看,而且可通過電子熒屏進行再現,可利用原始的和最終成果數據任意提取和重組數據,為研究和開發新成果提供方便;四是為拓寬基礎地質調查內容和領域提供了關鍵的技術保證。對取得的相關成果及數據,可編制多種數字化專題圖件,豐富了成果表現形式和服務形式,使成果在更廣闊的領域為經濟及社會的發展服務。
集GPS、GIS、RS技術為一體的野外數據採集系統可以為提高研究程度提供豐富的手段和方法。
(1)野外數據採集系統提供了3種PRB(P為地質點Point,R為分段線路Routing,B為點間界線Boundary)詞典,有助於野外填圖地質實體的識別。
(2)歷史專題圖層和現勢圖層整合再現,有助於野外填圖的認識和判斷。
(3)野外數據採集系統的三維數字高程模型、遙感圖像與野外電子手圖整合顯示,有助於地質人員直接在野外勾繪地質界線,最大限度地採集野外信息,避免遺漏,精度高。
(4)利用GIS空間分析功能,進行有效地質點和有效路線分析,為提供最佳路線、最佳剖面位置部署提供依據。利用GIS空間分析功能,指導各種專題研究。
3.應用情況
福建省煤田地質局自2010年年初應用數字地質調查這一技術至今,已在多個礦區勘查中得到應用,通過應用數字填圖系統在礦區採集了各項野外地質數據,經過室內數據處理,最終形成所需的成果圖件及資料庫,實現了地質勘查全程無紙化,形成了具有多維性和時序性的地學空間資料庫,利用數字地質調查系統,可快速、准確地編繪出新一代的數字化實際材料圖、編稿原圖及地質圖。該應用的順利開展,標志著福建省地質調查工作進入了一個嶄新的階段。
(三)遙感技術
遙感技術是使用感測器在空中遠距離探測地面物體特徵,從而進行識別和分類的技術。遙感地質大多數情況下是利用多波段遙感圖像(尤其是紅外航空遙感圖像)解譯與成礦相關的岩石、地層、構造以及圍岩蝕變帶等地質體。
遙感圖像相當於一定比例尺縮小了的地面立體模型。遙感圖像地質解譯的基本內容包括以下3方面。
(1)岩性和地層解譯。
(2)構造解譯。
(3)礦產解譯和成礦遠景分析。
福建省煤田地質局自2008年開始開展遙感技術在福建隱伏區找煤的實踐研究,主要是配合地表地質填圖工作。實踐效果看,遙感技術工作應用總體成效不是很理想。主要是福建的森林覆蓋率高,導致遙感捕捉的地質信息少,岩性和地層解譯困難。但在個別地表植被相對少的礦區,在判斷地層信息及構造推斷方面還是有一定效果,對提高野外地質填圖精度、工作效率,減輕技術人員工作強度方面起到一定的作用。特別是配合數字地質填圖工作有一定的應用前景。
近年,開始重視遙感地質技術,遙感地質一般包括4個方面的研究內容。
(1)各種地質體和地質現象的電磁波譜特徵。
(2)地質體和地質現象在遙感圖像上的判別特徵。
(3)地質遙感圖像的光學及電子光學處理和圖像及有關數據的數字處理和分析。
(4)遙感技術在地質制圖、地質礦區產資源勘查及環境、工程、災害地質調查研究中的應用。
遙感圖像相當於一定比例尺縮小了的地面立體模型。遙感圖像地質解譯的基本內容包括3個方面。
(1)岩性和地層解譯。
(2)構造解譯。
(3)礦產解譯和成礦遠景分析。
大多數情況下是利用多波段遙感圖像(尤其是紅外航空遙感圖像)解譯與成礦相關的岩石、地層、構造以及圍岩蝕變帶等地質體。
㈣ 美國大學地質填圖教育的一些啟示
張 達
( 中國地質大學,北京)
地質圖是我們用來了解地球的最重要和最有價值的工具。隨著人類社會的不斷發展以及對地球資源與環境的依賴性逐漸增強,地質圖用途越來越廣,以至於在發達國家,地質圖已經成為公眾需求度較高的科學產品。地質填圖是地質圖形成過程的唯一途徑,同時也是地質工作中最基本的環節。因此地質填圖工作的水平,直接影響到利用地質圖進一步開發和應用的成果。絕大部分地質填圖人員都經歷過系統的大學階段的地質填圖理論知識的學習和野外實踐的訓練,因此大學在培養地質填圖人才過程中負有重任。這就要求學校必須形成一套比較系統的針對大學生的地質填圖教育思想及培養方式,特別是地質填圖過程中積極的科學思維及先進的地質填圖方法和手段是提高地質填圖水平的重要保障。
美國及歐洲的區域地質調查起步較早,地質填圖基礎理論及填圖技術方法處於國際先進行列,也非常重視通過大學培養高水平的地質填圖人才。美國地質調查局 ( USGS) 發布的 美 國 國 家 合 作 地 質 填 圖 計 劃 ( National Cooperative Geologic Mapping Program) 、《NCGMP 2007 ~2011 年計劃草案》明確表明要通過大學地質填圖培訓計劃 ( EDMAP) 、學生職業教育計劃 ( SCEP) 和門登霍爾計劃 ( Mendenhall Program) ,使美國下一代人具備地質填圖的相關知識和經驗。美國大學針對地質及相關專業本科生的地質填圖培養方式也相應較為系統和完善,培養了大量的具有地質填圖基本功及科學思維能力的地質人才。通過對美國大學本科生地質填圖教育模式及實際參與野外填圖過程的了解,本文簡要總結了美國大學生地質填圖教育的一些特點。
一、地質填圖的目的性明確
美國一些大學在對地質專業學生進行正式的地質填圖訓練之前,首先開展地質填圖目的性的教育,並將其納入地質填圖過程中一個非常重要的環節。具有豐富地質填圖經驗的教授開展這一階段教育培訓,主要從地質填圖的主要目的、經典實例以及結合實際填圖任務進行講解。
讓學生了解有目的地認識自然界是非常重要的。在認知地球表面或近地表龐大物質的過程中,可能會形成一種印象: 地球表面的岩石或一些鬆散物質的分布不成體系,甚至非常無序。為了獲取礦產資源、保護環境、規劃建設以及解決地球的形成與演化等方面的基礎地質問題,必須弄清這些地殼物質的復雜分布特徵,因此需要一套行之有效的方法來組織及綜合處理地表或近地表的這些原始信息,然後利用這些信息開展進一步有效的工作。這種認知自然的最基本的方法就是地質填圖。
地質學史的講解有助於學生對地質填圖重要性和科學性的認識。一個經常提到的例子是 1801 年威廉·史密斯完成的第一幅反映岩石分布地質圖的產生過程及重大科學意義。威廉·史密斯最初目的是為了在大不列顛運河建設過程中能快速了解運河周圍岩石性質( 包括岩石硬度、滲水性等特徵) 。他的重大突破在於通過地質填圖認識到: 一套沉積岩中含有的化石,從岩層的底部到頂部具有特定的規律和次序,這種次序在其他岩層中也存在,甚至出現在英格蘭的其他地區。正如史密斯描述的那樣,每一地層含有特定的化石或化石組合,並可以以此來與其他地層相區分,這就是著名的 「化石層序律」提出的過程。基礎的地質填圖也能提出重大的科學理論,這種經典實例的提出對於增強學生對地質填圖的重要性認識以及形成良好的科學思維非常必要。
結合實際任務開展填圖目的性教育也產生較好的效果。美國西部的 Sierra Nevada 山脈由中生代花崗岩復合岩基構成。長期以來,美國南加州大學地質系選擇該區作為地質填圖的重要研究區。Sierra Nevada 復合岩基是大陸島弧型花崗岩岩基的典型代表,是科迪勒拉花崗岩岩基的一部分,被認為是一殘余的大陸島弧。其相鄰區東部為大谷地 ( Great Val-ley) ,西部為盆嶺省 ( Basin and Range Province) 。這一特殊的構造單元中有很多需要解決的科學問題: 如地形地貌形成的深部背景、對區域氣候的影響、花崗岩體侵位機制、花崗岩成分與深部岩石圈性質的關系等。在開展地質填圖工作前,南加州大學經常就某些關鍵地質問題開展各種研討會,這些問題的提出首先能激發學生探索自然界的興趣,進而帶著解決這些問題為目的開展地質填圖工作,使科學問題的解決與科學思維的培養緊密結合起來。
二、科學可信度的重要性
地質填圖都有一定的標准和規范。這些標准旨在使地質填圖人員盡量提供完整清晰的點、線、面等地質信息,並在地質圖上表達不同特徵的地質現象,同時使地質圖的使用者也能准確完整接受這些信息。地質圖表達的各種信息要能被地質圖的不同使用對象進行清楚有機的溝通和接受。因此地質圖所提供的信息應該是准確無誤的,其地質內容與表達方式都應該符合一定的地質填圖標准。這一點在大學生地質填圖教育都首先加以強調。但地質人員是地質填圖的主體,美國大學教育更加註重發揮人的主觀能動性。他們的教育強調某些填圖標准不應該被生搬硬套地使用或者說以一種方式過度約束地質學家對地質現象的觀察、描述、解釋甚至成圖。相反要使規則標准適合某種特別地質現象和背景。如一種新的經過修改的符號或圖例,如果被發現具有廣泛的適用性,應該被周期性地納入到標准修改的計劃中。注重科學家的主觀能動性的同時,更要強調所有被觀察到的地質現象的科學可信度,這是一個非常重要的概念。地質填圖過程中地質學家經常會遇到這樣一種情形,對所觀察到的地質現象的描述或解釋到底有幾分信心。因為有很多因素影響地質人員對地質現象的觀察及認知程度,如露頭不發育、地質現象模糊不清、所掌握的知識范圍或專業方向的差異等。正是由於地質填圖過程中受以上存在的或更多的因素影響,我們更應該強調野外觀察、分析的科學可信度。因此所獲得的地質圖件並不是僅限於填圖地質人員本身,而是要受到大多數專業或部分非專業群體的使用。實際上對地質現象的觀察描述並不能絕對地以 「可信」或 「不可信」來決定。很多地質現象由於發育程度不一樣或認知水平不一而可以將觀察描述劃分為多個級別用來反映內容的科學可信度,使使用者能夠從基礎描述中客觀分析科學現象所提供的科學信息。而不是不加分析地肯定或否定,誤導使用者。例如,岩體的流線和流面一直在野外觀察過程中較難進行系統測量,因為流線和流面的發育程度不一。如果要測量發育特別清晰的流線和流面產狀,就必定要丟失很多構造信息。南加州大學師生在 Sierra Nevada 花崗岩體觀察過程中引導學生將流面和流線分為5 個級別,代表發育程度及能觀察到的程度。所有岩體露頭上的流面和流線均進行產狀測量,並附上級別號及其他特徵。這樣使用者可以根據地質現象描述的科學可信度決定使用的程度,達到客觀分析的目的。
三、自主能動性的培養
地質填圖不應該是一種簡單的生產過程,而是一種復雜的研究解決基礎地質問題的過程。地質填圖對地質人員的自主能動性要求非常高,思考與總結始終貫穿地質填圖全過程。教師對學生經常強調的是首先通過自主思考提出解決一個地質問題的最初模型,然後在地質填圖過程中根據觀察、分析結論不斷修正模型。一個模型經過多次修改後,逐步得到完善,逐漸趨向正確。在實際填圖過程中,我們發現,學生在填圖的開始都會在記錄本提出一個基本的地質模式,每天都進行修改,最終得到一個經得起檢驗的地質模型。學生在地質填圖過程中不斷思考的同時,也培養了他們的獨立野外工作能力。南加州大學地質系學生野外地質填圖過程能給我們以啟示。在野外地質填圖工作正式開始前,帶隊老師通常要召集學生在一起就所要開展工作的地區進行一次研討。老師和學生充分討論研究區存在的地質問題,良好的學術氛圍使學生能盡快融入研究團隊中,並能積極主動地參與學術問題的研究。通常教師根據討論結果總結提出一些關鍵的科學問題,根據學生科學興趣進行初步分工,每個學生都有自己需要解決的科學問題。野外地質填圖過程中,工作安排也是根據這些問題進行的。野外每一條填圖路線的安排都由學生自己設計,每一天野外工作的重點、可能遇到的問題、重點要解決的問題都提前作了周密安排,在此基礎上提出一些可能的解決問題的地質模型。在填圖過程中,並不是平均分配一天的工作量,對於一些無關緊要的區域,工作量安排非常少,描述簡單。而在重點地段則投入大量的工作量,展開重點觀察、描述、取樣。路線安排加密,觀測點增多,工作安排超過地質填圖所規定的標准,是一種真正意義上的以研究為主要目的的填圖。每一天的野外工作結束後,都要進行小結並參與討論。根據充分討論的結果,修正地質模型,然後安排第二天的野外工作路線。經過野外地質填圖實踐的鍛煉,學生的自主能動性得到了提高,獨立從事地質工作的能力得到了加強。
四、多學科融合的地質填圖人才培養
地質填圖的對象一般是地質工作空白區或研究程度較低的地區,必然存在大量的未知地質現象或問題。為了真實反映填圖區地質實際,要求地質填圖人員具有較為寬廣的專業知識面,來應對填圖過程中存在的新的現象或問題。美國大學地質專業學生在進行地質填圖前,要求學生修完地質及相關專業主要課程,基本能應對地質填圖過程中所能涉及的地質問題。同時根據工作區基礎地質的具體情況,還要對學生有針對性地開展專業知識的深入學習,包括教師講解和自學,並對一些深層次的地質問題展開討論。除了室內課程學習及自學外,重要的是野外填圖過程中的相互學習。前面已述,在美國,選擇的填圖區域一般是地質研究的熱點地區,不同專業、不同研究方向的地質學家對此也有興趣。野外地質填圖過程中,來自不同學校或研究機構的科研人員也常常歡迎加入填圖小組,就各自感興趣的地質問題開展研究。這些科學家有來自美國國內其他院校的教師或學生,也有來自其他國家的師生,是一種真正意義上的國際交流。雖然他們的研究方向、內容不一樣,但為進行地質填圖培訓的學生創造了良好的多學科融合的科學氛圍。一段時間的相互交流使學生的專業知識面得到了拓寬,讓他們從最基礎的地質工作階段就感受到了科學交流的重要性。這些新的科研力量的加入對於提高地質填圖的質量是非常重要的因素。
五、結 語
綜合以上美國大學地質填圖教育的一些特點,可以發現,美國大學在培養地質填圖人才方面發揮著越來越重要的作用。美國政府也非常重視大學在地質填圖方面的重要作用,並列出專門計劃予以資助。相應的美國大學也形成了一套較為完善的地質填圖培訓體系,培養了大批具有堅實理論基礎及寬廣知識面的、自主能動性較強的地質人才。為保證美國在地質學領域的領先地位奠定了重要基礎。
自 1999 年新一輪國土資源大調查項目實施以來,在已完成大部分國土面積的 1∶ 20 萬區域地質礦產調查工作的基礎上,我國又系統地開展了 1∶ 25 萬區域地質調查,地質填圖工作取得了一系列重要進展,不僅填補了空白區,而且在一些重要造山帶、岩漿岩大規模分布區、沉積盆地等重點地帶取得大量的基礎地質成果和顯著經濟效益。在中央加強地質工作的決定精神的要求下,我國基礎地質調查工作面臨著階段性轉變和地質工作逐步深化的要求,同時也面臨著區域地質調查部署基本原則和方向的問題。地質填圖工作從專門地質調查等以生產為主的過程,正在向以加強綜合性的科學研究,以提高地質填圖的質量和地質調查工作的科學認識的過程轉變。地質填圖過程中積極的科學思維及先進的地質填圖方法和手段是提高地質填圖水平的重要保障。國外區域地質調查成功經驗表明,加強地質填圖人才的培養是地質調查戰略工程取得成功的重要保障。大學在地質填圖教育中也要形成一套適合中國地質特色的培養系統,培養和儲備地質人才,深化區域地質調查工作,增加區調成果的科技含量及國際影響力。
參 考 文 獻
[1] William A Thomas et al. 2004. Meeting Challenges Geologic Maps. Agi Environmental Awareness Series,7
[2] David R Soller,Taryn A Lindquist,Jonathan C Matti. 2002. Field Description of the Scientific and Locational Accuracy ofGeologic Features ( a Part of the Draft FGDC Geologic Map Symbolization Standard) . Digital Mapping Techniques ༾———Workshop Proceedings. U. S. Geological Survey Open-File Report,02 - 370
[3] U. S. Geological Survey. 2006. NCGMP Five-year Plan Draft Document,2007 ~ 2011. http: / /ncgmp. usgs. gov/ncgm-pabout / progstrategicplan /2007 ~ 2011% 20plan / document view2006
㈤ 地質調查項目的成果
一、地質調查項目成果的含義
廣義上,地質調查成果可以表述為:在一定的地質理論指導下,運用一定的地質方法和手段,由專門的地質技術人員對客觀地質體取得的認識。在社會經濟的應用當中,地質成果是指「為國民經濟和社會發展所提供的各種階段性或最終的礦產資源儲量和地質資料」。
在上述的成果定義中,包含了以下幾方面的理解:
(1)地質調查成果是在一定的地質理論指導下取得的。不同的客觀地質體,需要不同的地質理論,地質理論與客觀地質體相一致。如在岩漿岩區開展地質工作,必須運用岩漿岩地質學理論指導地質工作。
(2)運用一定的地質方法和手段。不同的地質工作、不同的地質工作階段需要不同的手段和方法,如地質填圖、鑽探、物探、化探等。
(3)地質工作的對象是客觀地質體。這個客觀地質體主要是指地球上的客觀地質體,因為目前經濟社會發展階段,為國民經濟和社會發展所提供的物質原料仍然來源於地球。但是天體地質學也可以對諸如月球、火星等其他天體上的地質自然現象進行研究,取得地質成果。
(4)地質調查成果是由專門的地質技術人員取得的。說明地質工作是一種研究工作,需要專門的技能和理論。
(5)地質調查成果是一種信息「產品」,是用報告、圖表、數據、實物、模型等綜合表達方法描述對客觀地質體的認識,並提出對客觀地質體的評價,包括客觀地質體位置、數量與質量、價值、成因、規律和運動等。
地質調查成果是地質成果的主體成果,地質調查成果大多數是基礎性、公益性和戰略性的成果。以項目形式取得的成果就是地質調查項目成果。
二、地質調查項目成果的特徵
地質調查項目成果屬於科技成果,它既有科技成果的一般特徵,又有自己的特殊性。科技成果是指某一科學技術研究課題,通過試驗研究、調查考察取得的具有一定實用價值或學術意義的結果,包括研究課題結束,已取得的最後結果,研究課題雖未全部結束,但已取得的可以獨立應用或具有一定學術意義的階段性成果。研究工作的一般工作進展不屬於階段性成果。地質調查項目成果具有以下基本特徵:
(1)信息性。地質調查項目成果資料是一種信息「產品」,通過地質調查活動,獲得對客觀地質體的認識和了解,提交反映客觀地質體情況和礦產儲量的地質調查報告,通常用文字、圖表、影像、數據來表達,還有一些具有代表意義的實物資料。
(2)述實性。地質調查成果是按地質調查的規則取得的對客觀地質體的認識,這種認識是調查取得的,是客觀存在的,即使有推測的成分,也是按照允許的規則所作的主觀判斷。例如,經過地質調查查明了一條斷層的傾向、走向、規模及斷層的性質,並對其活動性質作出的評價,都是客觀存在的,經驗證查實的,具備一定的精度和准確性,可以用於國民經濟規劃和建設的地質依據。
(3)地質調查成果產出的周期長。地質調查活動以地質調查項目為單元進行,一個地質調查項目從開始立項到最終提交地質調查報告通常需要幾年的時間,有的勘查項目,從普查到勘探甚至需要幾十年的時間,無論是階段性成果還是最終成果的產出,都不是在短期內所能完成的。
(4)地質調查成果既有使用價值,又具有潛在價值。有效的地質調查成果可以滿足國民經濟建設和社會發展的需要,這就是地質調查成果的使用價值。地質調查成果中的各種地質資料對於國民經濟各部門來講具有現實的使用價值,而探明的礦產資源儲量則是一種潛在的使用價值,會在以後的礦產開采中得到體現。
馬克思說:「一切勞動,從一方面看,是人類勞動力在生理學意義上的耗費,作為相同的或抽象的人類勞動,它形成商品的價值。」地質調查活動既然是生產與科研的統一,其勞動也是科研的一部分,勞動的耗費凝結在地質調查成果中,形成地質調查成果的價值。
(5)地質調查成果的公益屬性與排他性。從地質調查成果的經濟屬性來講,公益的地質調查工作由政府投資進行,其成果無償向社會公眾提供使用,為政府規劃決策和商業投資提供基礎依據。而商業地質勘查成果則具有排他性,其成果往往表現為礦權(包括探礦權和采礦權)和勘查評價報告,在經濟活動中可以作為無形資產參與投資、轉讓等商業運作。
三、地質調查項目成果的表達形式與內容
1.表達形式
如上所述,地質調查項目成果是一種信息產品,與工農業產品和一般的信息產品不同。地質調查項目成果,其本質是用一種合適的方式,對認知的客觀地質體的形體、成分、規律、成因的表達,其目的是將取得的認知應用於現實的經濟社會發展和建設,因此,有其特殊的表達方式。它既包括項目完成後提交的成果報告、礦產資源量、科研成果、相關軟體和技術方法,也包括了調查和研究過程中形成的一系列原始資料。地質調查項目成果一般有以下幾種表達方式:
(1)紙介質為載體的成果報告。目前仍然是地質調查成果的主要表達形式,如各類地質調查評價報告、專題報告、各類圖件表格、照片、影像、在各類專業刊物上發表的論文等。
(2)計算機為載體的成果報告。包括紙介質的成果報告直接轉化成的各類電子文檔、資料庫,平面的、立體的、動畫的模擬、演示系統,計算軟體等。
(3)實物資料。如需要保存的岩(礦)心、樣品、標本等。
(4)原始資料。野外地質調查過程中取得的原始記錄、原始數據、原始圖件等。原始資料是地質調查項目成果的重要組成部分,通過對原始資料的綜合整理、研究,形成了可提供社會使用的成果形式。
2.成果分類
在社會主義市場經濟條件下,必須建立國土資源科學技術成果管理的新體系,實現對國土資源科技成果的科學化、規范化管理,加強知識產權保護,促進科技成果共享和轉化,國土資源部於2001年制定了科技成果管理辦法,將國土資源科技成果分為4類:
(1)基礎研究類科技成果;
(2)應用基礎研究類科技成果;
(3)技術開發類科技成果;
(4)軟科學類科技成果。
在國土資源部科技成果管理辦法中,沒有對上述4種成果內容進行詳細說明,天津市科委2001年制定的科技成果管理細則,將科技成果劃分為3類,可以借鑒。
(1)理論成果
指闡明某一自然現象、特徵、規律及其內在聯系的在學術上具有新見解,並對科學技術發展具有指導意義的基礎研究和應用基礎研究的理論成果。
(2)應用技術成果
1)具有新穎性、先進性和實用價值的新產品、新技術、新工藝、新材料、新設計和生物、礦產新品種以及計量、標准、科技信息、環境科學等研究成果。
2)科技成果在應用推廣、轉化過程中取得新的進展、創造或與之配套的科技成果(包括工藝技術、檢測方法等)。
3)消化、吸收、引進技術取得的科技成果。
(3)軟科學研究成果
為推動決策科學化和管理現代化,對促進科技、經濟與社會協調發展起重大作用,並在社會主義現代化建設中直接應用的研究成果。
中國地質調查局將地質調查項目成果按項目性質分為3類:
(1)地質調查評價類報告(包括區域地質、礦產地質、區域地球物理、區域地球化學、水文地質、工程地質、環境地質、遙感地質等)。其中包括:
1)區域地質調查成果報告、說明書及地質圖;
2)礦產資源調查評價成果報告及相關圖件;
3)水文地質成果報告及相關圖件;
4)環境地質成果報告及相關圖件;
5)地球物理調查成果報告及相關圖件;
6)區域地球化學調查成果報告及相關圖件;
7)航空物探成果報告及相關圖件;
8)航空遙感攝影成果報告及有關圖片;
9)遙感地質解譯成果報告及有關圖件;
10)地質調查科技項目成果報告;
11)礦產勘查報告。
(2)技術方法類報告(包括物探、化探、鑽探工藝、遙感技術、實驗測試、信息技術等)。其中包括:
1)實驗測試新方法、新工藝和新流程;
2)物探、化探新方法;
3)地質施工新方法或新工藝;
4)消化、吸收或引進新技術研究的新成果;
5)地質調查技術標准。
(3)研究類報告(包括基礎研究、戰略研究、規劃編制、標准制定、管理制度制定、資料庫建設、重大項目預研究等)。其中包括:
1)地質調查科技信息;
2)地質調查管理科學;
3)為政府決策和規劃部署進行的戰略研究;
4)地質與經濟建設和社會發展相結合的宏觀研究等。
上述成果內容側重於成果的表達,或者說側重於可以提供用戶使用的成果形式,而將原始資料作為科技檔案的管理內容,歸入了地質資料的內容。實際上,地質調查的主要任務是對客觀地質體和地質現象認識取得的客觀、公正、科學的數據,經過整理加工以後直接提供社會使用,而這些數據恰恰存在於原始資料當中。因此,對地質調查項目成果的不同認識,決定了對地質調查項目取得的原始資料的對待方式和管理形式。
㈥ 地質填圖的基本工作分為哪幾個階段
地質填圖的基本工作程序大致如下:
①全面收集和研究有關填圖區域已有的地質資料,通過實地踏勘,有時還需要進行航空和衛星相片的地質解釋(見遙感地質),選擇和實際測制具有代表性的地質剖面(見地質編錄),以了解和掌握填圖區域的基本地質情況,並根據任務的要求和比例尺的大小,確定填圖單位。將地層、岩體等地質體按其野外標志(如層面、界線)劃分為不同的岩層、岩體或岩性組合(岩性段、岩相帶)作為野外地質圖上能夠反映填圖區地質特徵的基本組成單位。填圖單位的粗細取決於填圖的比例尺,比例尺越大,填圖單位劃分越細,有時可相當於地層的一個「統」或「階」,或為其一部分。
②根據所布置的路線,進行野外實地填圖。填圖路線的布置以能夠控制地質體的邊界線為准則,其疏密程度取決於地質調查比例尺的大小和填圖區的地質地貌情況的復雜程度。填圖路線的確定一般有兩種方法:一是大致垂直於(橫穿)填圖區的岩層和構造線的走向布置路線,稱為穿越法;穿越法:垂直或大角度斜交地層走向(或構造線方向)布置觀察路線進行地質觀察和填繪地質圖的方法。穿越法適用於下列情況:A.露頭好,岩性、厚度變化不大,地層分界清楚;B.構造相對較簡單;C.地形平緩,且溝谷、水系多垂直或斜交地層走向分布。穿越法的優點在於可以很快地了解到岩層的厚度、地層剖面及縱向變化。地質條件適合用穿越法,可以採用以穿越法為主,局部地段選用追索法。野外觀察點的布置與分類。觀察點是地質填圖的基礎,它一般定在:1)不同時代地層分界線上;2)地層厚度變化較大處;3)沉積岩、變質岩和岩漿岩的分界處;4)各類褶皺的轉折端、傾伏端、地層產狀陡緩變化處;5)各類斷層線上;6)具有特殊意義的地質現象,如礦化點、泉等。觀察點的類型因此分為:地層分界點,岩性控制點,構造觀察點等基本類型。觀察點應准確地標定在地形圖上,觀察到的地質現象按記錄格式進行詳細描述,總之是沿各地質體界線或對其他地質現象進行追索觀察,稱為追索法。追索法:在制繪不同時代地層的地質界線時,沿地層走向,或者為了解決某一地質問題(如斷層),而沿著一特定方向進行地質觀察來填繪地質圖的方法。追索法適應下列情況:
A.地層岩性、厚度變化大,只有在追索過程中才能准確地了解其橫向變化,掌握地質界線的延伸和分布;B.地質界線不明顯,一定要經過追索才能填繪;C.構造復雜、斷裂發育地區,為了更好的填繪出斷層線而採用追索法;D.山脊、溝谷、水系平行於地層走向分布,地形條件有利於追索性
㈦ 區域地質填圖中的礦產調查方法
填圖區的礦化異常包括多種地質異常(蝕變、鐵帽、石英脈帶等)、化探異常(分散流、水化學、次生暈、地氣等)、物探異常(重力、磁法、放射性等異常)以及遙感異常等。主要採用以下方法進行調查與評價:
1.異常資料的收集和綜合研究
應全面收集圖區內的各類異常,准確標繪在地質圖上,結合地質背景綜合分析後篩選和排序,尤其要重視成礦地質背景優越、構造條件有利、多種異常疊加和套合好的異常的綜合研究工作,提出地質填圖中應優先安排和選擇適當工作手段的配合,如通過地質剖面控制和加密地質填圖路線等。
2.異常檢查
主要通過專門性和更大比例尺的剖面實測、加密地質填圖路線等控制,對區內已有的各類異常(尤其是前人1∶20萬區域地質調查或是專門性的地質調查圈定的各類異常)進行檢查與評價,並採集必要的樣品等加以驗證。如礦化較好時,可考慮少量的槽探揭露和更大比例尺的地質填圖。剖面實測、地質填圖中要重點進行礦化范圍、蝕變類型與強度、與地質背景的相關性等方面的檢查與分析。
(1)1∶20萬地球化學異常檢查
1∶20萬地球化學測量與區域地球物理測量(布格重力、航磁)等已經覆蓋了全國大部分地區,是研究成礦規律、發現新的礦產地的重要信息,在新的區域地質調查中應注意加強對該類異常的調查與檢查。主要運用以下方法:
1∶20萬地球化學測量資料收集 包括區域元素地球化學異常圖、綜合元素地球化學異常圖,各異常元素組合的分類和強度劃分等級,以及對各主要異常檢查和評價的基本結論。此外,對某些重要異常還進行過土壤地球化學測量(次生暈),有礦化體樣品和少量地表工程揭露。這些資料都應當注意收集和整理。
剖面和路線地質檢查 在原異常區布設通過專門性的剖面測量和地質填圖,檢查原異常的基本地質特徵,分析和評價異常區的地質背景,重點檢查異常高點或重要礦化地段,必要時填制大比例尺地質圖(草測),以研究控制異常的主要地質因素,推斷異常源。對推測的異常源採集必要樣品進行分析測試,證實其判斷。
化探檢查 1∶20萬水系沉積物測量獲得的異常,雖然在圈定異常時已考慮到異常的位移,在確定異常強度時也考慮了分散作用,但要進一步確定異常的確切位置、異常的真實強度,需要進行大比例尺土壤地球化學測量或岩石地球化學測量。土壤地球化學測量起到異常定位或縮小靶區的作用,而通過岩石地球化學剖面,可以確定礦化體、了解礦化特徵和控制因素,包括富集層位、岩性富集程度、元素組合等。必要的話,還應投入一定的地氣測量和生物測量工作,以探索覆蓋層下礦化體的位置及分布。
地球物理檢查 為了探索礦體埋藏狀況,對出露礦體形態、產狀、延深等做出推測,探測深部的盲礦體,以提供深部探礦工程設計的依據,需要投入一定的地球物理探測工作。常用方法包括磁法、激發電位法、自由電位法、激發極化法、中間梯度法等,對於獲得的各種物探異常,應結合地質特徵給予解釋,並通過工程和樣品予以驗證或評價。
工程揭露 對地表露頭不好的地段,尤其是通過物化探工作進一步確定的靶體,應投入一定的工程揭露。揭露礦(化)體、控礦構造、含礦層位等重要成礦標志,為評價異常提供定量資料。揭露工程主要採用探槽、淺井,甚至僅僅是剝土或剝去表層風化岩,應明確目的和主要任務,根據具體情況設計揭露工程。
區域對比 區域對比也是評價異常的一項重要內容,即將已知礦床礦點分布區1∶20萬化探異常與未知區化探異常,在類型、襯度、元素組合、區域異常分帶性等方面的對比,判斷未知區異常源和評價異常。
(2)大中比例尺土壤地球化學(次生暈)異常檢查
在許多礦區外圍、重要礦化地段和重要遠景區,一般曾有過1∶5萬至1∶5000的土壤地球化學測量,圈定了地球化學異常,並對測區內的異常分布和主要異常進行評述。在系統、全面收集和整理的基礎上,調查重點應放在對這些異常的分析和對比研究上。由於區調涉及的范圍較大,區內可能已有多個小區完成過這類工作,因此應在分析對比的基礎上,對重要異常重新認識,進行地面檢查、取樣、室內研究,必要時應動用一定的工程揭露並取樣。對於露頭連續的異常,可以進行更大比例尺的岩石地球化學測量。檢查中在指導思想上必須避免「先入為主」,要善於發現問題、提出問題、不斷探索。許多礦產地就是在這樣的反復探索、反復研究中發現的。
(3)重砂異常檢查
重砂異常是區域地質調查的一項重要檢查手段,尤其是對原1∶20萬基礎地質調查的重砂異常檢查尤為重要。重砂異常包括河流重砂和人工重砂兩大類異常,絕大部分重砂樣品是通過採集地表水系中重砂礦物獲得的。重砂異常可以指示區域中的礦化類型、礦化區域,是尋找原生礦化地和砂礦床的重要線索。常見的重砂異常是根據出現的重砂礦物類型及數量來確定的。根據重砂礦物的穩定性序列可以判別其搬運距離,如一些硫化物只能近距離搬運,而一些副礦物可能遠距離搬運。
對重砂異常的檢查,包括對重砂異常區地質條件的調查和對重砂異常區水系沉積特徵的研究兩個方面。後者是為了了解重砂形成過程及條件,以便判別源區。通常有3種檢查方法:
踏勘和路線地質檢查 主要目的是確定異常區地質體的類型,各類地質體的出露面積和剝蝕程度等。收集和整理該區內的各種成礦現象、已知的地球化學和地球物理異常,進行綜合分析,最終提出評價意見及進一步工作的建議和設計。
區域水系沉積物檢查 了解區內水系的分布、分水嶺位置,初步劃出各級水系的流域范圍。對現代水系沉積物及階地水系沉積物,進行采樣位置和剖面結構研究,調查其厚度、層序、分層組分、韻律等,對重點重砂異常點,還應分層采樣,以了解異常出現的層位、共生礦物。
重砂驗證檢查 對於判別可能作為重砂源區的地質體,通過採集人工重砂樣品進行驗證。
(4)其他異常的檢查
區域地球物理信息和區域遙感信息中,也有重要的異常。它們同樣是礦產資源調查中的重要成礦線索和成礦標志,也應當進行必要的調查和評價。主要方法有:
收集與研究區域地球物理信息 包括航重、航磁、衛重、衛磁和地震聯合地質剖面在內的多種地球物理異常,對於認識區域地殼結構、構造類型、岩漿活動,以及成礦史都有重要的意義。如認識莫霍面和康氏面的變化、斷裂深度級別的劃分、岩漿岩的分布規律及埋藏狀態等。對於某些類型礦床,還具有直接的成礦意義,如與超基性岩有關的礦化、鐵礦化等。對於這些異常的檢查,重點是對它們與地質背景的空間和內在聯系的分析。地球物理信息作為一種地殼的物理信息對於認識區域地質和成礦規律都是不能缺少的。此外,還有一些在礦區外圍及深部的物探剖面、測井資料,都應注意收集和分析。
分析遙感信息 遙感地質是區域地質調查的主要內容之一。成礦作用和礦床的遙感標志研究,對於認識成礦條件,總結成礦規律,建立找礦標志系統是不可缺少的。高解析度遙感圖像上可以直接觀察和識別采礦遺址,並能判別礦床工業類型,對於出露礦體可根據影紋和色彩判別礦化類型及規模。對於某些成礦現象標志如鐵帽、蝕變帶、石英脈等,能准確定位,認識其客觀分布特徵。此外,還有植物、水體等可指示礦化作用存在的間接標志。對於這些指示找礦的標志,需通過地面調繪確定其真實性。遙感地質還提供了許多間接找礦的資料,如岩體(環狀構造)和區域性斷裂(線狀構造),地層產狀與變質相(影紋和色調),岩性(影紋和色調)等,應注意這些信息的識別。
氣體地球化學異常查證 近年來在某些地區開展的航空氣體地球化學測量也有重大意義。除Hg外,還測定了一些稀有氣體,如氦、氬、氡及其同位素。包括對常規氣體(CO2、CH4、H2、H2S等)的各種地球化學研究,已逐步派生出了一門新的地球化學分支——氣體地球化學。內生氣體包括地幔生氣作用、變質作用及淺層生物作用等。已經認識到深部來源氣體有較高含量的CO2、CH4及特殊組分的稀有氣體,而在一些地熱田會出現氣體異常。許多區域性深大斷裂都是深源物質的通道,因而對區域成礦有重要的控製作用。一些侵入體也有顯著的地氣標志。此外,許多有機礦產其標志更為明顯。對這些異常的檢查,主要是判別它們與地質作用和礦化元素的空間和成因聯系。
3.礦(化)點檢查
在地質填圖中研究已知礦(化)點,發現新的礦(化)點是一項基本任務,其目標是為了發現新的礦產地(礦床或礦體),擴大本區的資源儲量,提高研究程度。礦(化)點檢查主要包括對礦(化)點產出地段成礦地質背景的調查,對區內一些重要成礦現象出現地進行解剖,在已知礦床外圍及深部探測新的礦體(隱伏礦體)。地質填圖中要注意以下工作:
古采礦活動的調查 如古代或近代人類冶煉、采礦活動的遺跡,包括地名、老礦坑、舊礦硐,煉鐵遺址、廢石堆等。許多礦床的地名本身指示了曾有過采礦活動,如銀硐溝、鉛硐山、銅廠坡等,多數小地名在1∶5萬地形圖上都有反映,應予注意。更直接的標志有老礦坑、礦硐等,更應重視。如果仍殘留有少量礦石或礦化體,應採集樣品。
對礦床周邊地區的調查 主要依託對已知礦床成礦規律和控礦因素的研究。大多數的礦床勘探工作,其范圍都是有限的,在延長方向進入新的填圖區時,重點應放在礦體空間分布規律、控礦條件及找礦標志的綜合分析上,提出本圖區的礦體可能礦化層位、礦化岩性、礦化區段的預測。
4.成礦地質背景與控礦條件分析
地質填圖中要注重地、物、化、遙多因素綜合分析,而礦產調查中同時要地、物、化、遙多手段綜合運用,這是二者在手段上的主要區別。
通過剖面實測、地質填圖,結合鄰區和區域成礦地質條件、已發現各類礦產等情況,分析這些已有的和新發現的各類找礦線索、找礦標志等,重新認識和分析其與地層、構造、岩漿作用、變質作用等地質背景的關系,探討控礦條件。強調要用新的區域地質填圖成果分析和解釋可能的成礦機制、控礦因素,進而提出找礦方向。成礦的地質標志,如廣義的鐵帽(次生產物)、石英脈帶、蝕變帶,以及抗風化的原生礦物等都是有意義的。地球化學標志更為廣泛,有原生暈、次生暈、分散流、水化學、地氣等異常,地球物理標志包括磁法、電法、重力、放射性等異常。遙感成礦標志是近年來不斷總結和認識的一些新標志,在多波段遙感信息中,容納了大量成礦信息,可採用影紋解釋、光譜解釋、似彩色合成等方法,建立一個區域的遙感解譯系統,其中包括成礦解譯系統。
㈧ 歐美國家地質填圖的戰略
歐美國家在不同歷史時期地質填圖戰略不盡相同,但有許多共同之處。
1.戰略目標確定
歐美國家的地質填圖是由於礦業需求而產生的,並由於社會需要而發展,是人們認識地球的重要方式,因此地質填圖戰略目標確定的原則,一是科學需要,二是用戶或經濟需要,三是政治需要。如2007年4月美國地質調查局發布的《美國全國合作地質填圖計劃2007~2011年規劃》中明確其總體目標是:①製作高質量、多用途的數字化地質圖並建立相關資料庫,提出填圖優先區域各種土地利用問題的解決方案。發展三維地質框架,並在地下水流模型、地震模型、滑坡概率模型、地形變化模型及生態系統健康模型中應用;②通過向大眾提供地質圖、報告和多種數字格式的資料庫,使地質圖信息更容易理解和使用;保存美國地質調查局豐富的古生物收藏品及其相關資料庫,並使其能夠有效使用;③保證國家合作地質填圖計劃將來有能力滿足國家的需求。加拿大1991年開始實施的國家地質填圖項目(NATMAP)的主要目標是:①主要開展野外基岩和地表地質填圖,支持加拿大采礦業,填補基礎地學資料庫的空白,滿足社會各方面的需要;②提高政府工作效率和技術轉化率,開展不同地學政府部門的相互合作,在所有類型地質填圖、地質圖生產和資料庫建設中都要應用數字技術;③給學生提供訓練的機會,鼓勵學生參與地質填圖項目。
2.比例尺選擇
許多歐美國家的中小比例尺地質填圖基本完成(表1-1),但美國、加拿大等國土面積較大的國家尚有很大差距。美國和加拿大1∶250000地質填圖完成不到40%,澳大利亞1∶250000地質圖已完成,但是在1∶100000地質圖、航空遙感、航空地球物理測量等資料基礎上編制的,這主要與戰略選擇有關。
表1-1 世界主要國家各種比例尺地質填圖覆蓋率
現有的美國1∶1000000地質圖是在20世紀60年代到70年代期間完成的,1∶250000地質圖主要是在20世紀60年代完成的,1∶24000地質圖從1894年就開始印刷出版了,目前還在執行的美國全國合作地質填圖計劃主要提供1∶24000比例尺的地質圖,部分地區為1∶100000地質圖。由此可見,現在美國地質填圖比例尺的選擇更重視實用性,而不追求整個國家的覆蓋率。
加拿大和美國類似,也不追求整個國家的覆蓋率,加拿大1991年開始實施的國家地質填圖項目(NATMAP)不要求用統一比例尺,常用的比例尺有1∶50000、1∶100000和1∶250000,甚至有些項目最終成果使用1∶325000和1∶500000比例尺。
澳大利亞全國1∶1000000區域地質圖由聯邦地質調查機構編制出版,提供給社會使用。1∶250000地質圖是在1∶100000地質圖等資料基礎上編輯出來的。目前正在進行的1∶100000區域地質填圖主要由各州地質調查機構負責實施,而澳大利亞聯邦地質調查局機構負責接圖和「三不管地區」(州與州之間交界處)的填圖工作。
3.戰略實施
地質填圖戰略成功與否取決於戰略實施的好壞。歐美國家地質填圖普遍重視高水平的地質填圖人員、跨學科綜合研究、跨單位合作研究、培養下一代、積極及時地公布和宣傳地質調查成果等。
在地質填圖戰略制訂時就明確了中央(聯邦政府)和地方(省、州或地區)的職責與分工、目標與任務等。在項目執行上,採用由地質調查機構的地質科學家作為項目負責人,其他地質科學家參加和單位合作者(如教授、學生、省或地區政府的科學家)參與的機制。通過專門的填圖項目等,培養年輕地質人才,並把培養目標作為考核目標之一。及時地公布和宣傳地質調查成果也是地質填圖的重要工作之一,這樣才能充分體現地質填圖的作用和價值。
㈨ 區域地質填圖中的礦產調查目的
傳統的區域地質調查包括基礎地質填圖和礦產資源調查與評價兩部分,同一項目同步進行,分別編寫報告和說明書,礦產圖是在同步填繪的地質圖基礎上,增加了礦產資料而編制的。近年來,我國多數地質調查項目中將基礎地質填圖和礦產資源調查與評價或合並進行或分開調查。基礎地質填圖即是本書中的區域地質填圖部分,礦產資源調查與評價簡稱礦調,是與地質填圖工作同步或是對已完成基礎地質填圖區單獨開設的調查工作。
礦產資源的稀缺性、有限性、區域性等特點,決定了在區域地質填圖中,通過了解資源狀況,研究填圖區的成礦地質條件、構造控礦因素、相關礦化異常信息等資料,在填圖工作中對填圖區相關礦產異常區、蝕變地質體等從地質背景和成礦地質條件入手,開展調查和找礦工作,以期發現新的礦化信息和線索,為礦產專項評價提供依據。
區域地質填圖中的礦產資源調查,與專門性礦產資源調查最主要的區別在於:緊密結合最新的區域地質填圖成果,尤其是新的地質背景資料,分析這些已有的和新發現的各類找礦線索、找礦標志等,在重新認識和分析的基礎上,提出這些找礦線索、找礦標志與地層、構造、岩漿作用、變質作用等地質背景的關系。嘗試用新的區域地質填圖成果分析和解釋可能的成礦作用、成礦機制、控礦因素,進而提出找礦方向和初步評價意見。
㈩ 實驗六 數字地質填圖技術與方法
一、實驗目的
通過簡項操作和參觀學習數字地質填圖的全過程演示,了解野外區域數字填圖的PRB過程和室內的PRB編輯成圖的主要過程、方法與步驟;熟悉掌上機野外填圖和RGMapGIS桌面系統的主要操作界面,建立對區域數字填圖的感性認識,為野外地質填圖實驗和部分生產實驗奠定基礎。
二、實驗內容
1.實驗基本內容及主要儀器設備
①掌上機野外填圖主要操作方法和步驟實驗;②RGMapGIS 桌面系統的簡項操作;③參觀學習數字地質填圖的全過程演示。
數字地質填圖野外採集系統主要儀器設備如圖6-1所示。
圖6-1 數字地質填圖野外採集系統主要儀器設備
2.實驗重點
通過對掌上機野外填圖的簡項操作,初步了解野外數字填圖的PRB過程,了解掌上機填圖的主要操作方法和步驟;通過對RGMapGIS桌面系統的簡項操作,了解室內的PRB編輯成圖的主要過程、方法與步驟。結合課堂學習知識,總結3S 技術在區域地質調查(填圖)中的主要應用方面、現狀與發展趨勢。
三、實驗課時
2學時。
四、實驗要求
明確實驗目的,實驗前認真復習課堂內容,熟悉MapGIS軟體的操作等;實驗結束後寫出實驗報告。
五、注意事項
遵守實驗室各項規章制度,按規定操作各實驗儀器、設備,防止學生自帶存儲設備中有病毒感染計算機等。
六、基礎知識簡介
地質填圖是採用數字填圖技術及數字填圖系統,從應用計算機野外數據採集技術入手,遵循傳統區域地質調查的規律,在不約束地質工作者地質調查思維的前提下,保證地質工作者取全、取准各項地質觀測資料數據,達到以翔實的地質觀察研究為基礎,以計算機野外數據採集和空間數據存儲與表達技術為手段,填制不同比例尺的數字地質圖。
數字地質填圖,是把野外地質觀測路線與實際材料圖的完全人工製作過程跨越式轉變為野外現場地質調查與調查信息數字化的復雜過程(圖6-2)。該技術集GPS、GIS、RS技術為一體,開創了地質填圖的數字化時代。
圖6-2 數字區域地質填圖概念框圖
(據李超嶺等,2002a,有改動)
數字地質填圖主要技術是以採集、存儲、管理、描述、分析和再現地質實體在地球表面空間分布有關數據的信息系統。它提供了在計算機輔助下,通過野外觀測路線的調查,對地質、地理、地球物理、地球化學和遙感等多源地學進行綜合分析和解釋,並進行地質制圖。其工作流程如圖6-3所示。
數字區域地質填圖的主要過程簡稱為PRB過程。其核心技術是PRB數據模型。PRB數據模型是由實體點(地質點,POINT)、網鏈(分段路線,ROUTING)、全鏈或幾何拓
圖6-3 數字填圖技術流程
(據李超嶺等,2002a)
圖6-4 數字填圖技術工作流程框圖
(據李超嶺等,2002a)
撲環(點和點間界限,BOUNDARY)組成的數據模型,用這種模型來描述野外地質路線的過程就是PRB過程。以工作階段為基礎,把數字區域地質填圖劃分為前期PRB過程、PRB初期過程、野外PRB過程、野外駐地PRB過程、室內PRB終結過程和PRB成果提交過程。這些PRB過程構成了數字區域地質填圖技術過程流程原形模型(圖6-4 ,圖6-5)。
圖6-5 數字填圖PRB 技術主流程
(據李超嶺等,2002)
七、實驗材料
(一)掌上機野外PRB過程填圖
現行的基於GIS技術與GPS輔助導航圖形界面的野外數字填圖技術,是建立在掌上機野外填圖、室內PC機群,通過網路技術、3 S技術、4 D技術、資料庫技術等處理而實現的。數字填圖的目標決定了數字填圖技術主流程的步驟。
野外PRB過程是區域數字收集資料(地質填圖)的過程。主要通過掌上機的野外路線採集操作而完成的。分為路線PRB數據採集、剖面PRB數據採集等主要過程。表6-1為PRB數據實體表。以路線調查的野外PRB過程為實驗重點,掌上機實驗主要操作方法和步驟如下:
1)打開工作路線。選擇「手圖」菜單中的「打開地圖」,選擇一個路線號的 map文件。
2)輸出當日路線信息。選擇「手圖」菜單中的「圖層管理」,選擇設計路線GROUTE圖層,用「點選」工具,選中設計路線;用「屬性編輯」工具,打開GROUTE屬性編輯窗口,引用PRB字典,輸入「天氣」「任務」等信息。
3)選擇P採集圖層。選擇「手圖」菜單中的「圖層管理」,選擇地質點GPOINT圖層添加一個地質點,或用「點選」工具選擇已經存在的一個地質點。用「屬性編輯」工
表6-1 PRB 數據實體表
具打開GPOINT屬性編輯窗口,利用PRB字典輸入各項信息,用手寫輸入其他字典中未儲備的信息。
續表
註:☆為主碼標識;其中地質點POINT、分段路線ROUTING、點和點間界限BOUNDARY,還有非結構化文件,分別以地質點號與P、R、B組成文件名。坐標指公里網橫坐標與縱坐標;經緯度指經度、緯度,用度-分-秒錶示。
(據李超嶺等,2003,有改動)
4)選擇PRB其他採集圖層。選擇「手圖」菜單中的「圖層管理」進入需要的PRB圖層。
5)利用編輯工具進行編輯。
6)加入採集實體。用「輸入點」或「輸入線」工具在落筆處添加一個采樣點、一條地質界線或一條分段路線,該點/線則為選中狀態。或「點選」一個已經存在的點或線,框選一個圖元。
7)編輯採集實體。利用圖形窗口中的「移動」「刪除」工具,在落筆處添加一個采樣點、一條地質界線或一條分段路線,該點或線則為選中狀態。或「點選」一個已經存在的點或線,框選一個圖元。加入採集實體和編輯採集實體是野外PRB過程中最繁重的工作,屬性的加入和編輯操作是這一過程的最重要內容。屬性內容主要見表6-1。
8)輸入屬性信息。用「屬性編輯」工具,系統自動打開相應的PRB屬性編輯窗口,利用PRB字典輸入各項信息或手寫輸入有關信息。
完成當點工作後,選擇「保存文件」及時進行數據保存。通過「轉出PC數據」將野外填圖全部信息轉換成PC數據文件。掌上機野外填圖的主要操作界面如圖6-6、圖6-7、圖6-8所示。
(二)室內PRB過程及地質成圖
室內PRB過程,就是將野外全部數據經PRB終結過程處理後導入RGMapGIS桌面系統,再進行室內編輯成圖的過程。實驗主要操作方法和步驟如下:
圖6-6 地質點數據錄入界面
圖6-7 分段路線錄入界面
圖6-8 剖面數據採集主界面
1)RGMapGIS桌面系統數據備份。打開RGMapGIS桌面系統,將CF卡上的野外全部數據按採集先後順序逐一備份到「採集日備份」目錄中。
2)PRB數據檢查、工作量統計與路線PRB小結。在PRB圖幅內,統計指定的路線長度、地質點數、材樣點、照片數等工作量,通過工作量文本窗口進行小結。
3)信息查詢。利用「空間到屬性查詢」和「屬性到空間查詢」進行路線PRB照片信息查詢、PRB屬性空間到實體空間查詢、PRB條件查詢(P過程查詢和R過程查詢),通過信息查詢,全面了解PRB數據和資料。
4)PRB數據質量評價。利用GIS的空間分析功能,統計圖幅內的地質點數、點間地質界線個數等。
5)生成PRB圖幅庫。
6)PRB地質連圖。通過多源數據的疊加和不同的查詢方法,得到對地質體的全面認識後,按地質特徵和屬性特徵,進行地質連圖,如斷層的線性連接、地質體的圈閉等。
7)PRB數據輸出。利用操作系統可分別輸出:生成野外記錄簿、生成野外數據表、生成地質圖等,並可對其部分任意裁減輸出成報告插圖。
八、實驗方法
掌機模擬操作和上機桌面系統操作。
九、實驗步驟
第一步:教師介紹掌機操作的程序與主要要求,介紹RGMapGIS桌面系統的操作要領與基本方法、步驟等;提供實例讓學生操作桌面系統的主要功能模塊;對學生讀圖提出明確要求。
第二步:學生分組進行掌機模擬操作與RGMapGIS桌面系統操作練習。
第三步:討論與解答學生操作過程中遇到的問題,總結有關操作技巧與方法。
十、實驗任務
掌機模擬操作與RGMapGIS桌面系統操作練習。
十一、實驗作業
①總結數字地質填圖RGMapGIS桌面系統操作的基本方法與步驟;②談談你對數字地質填圖系統與傳統區域地質填圖在資料獲取、記錄與操作等方面的感受。
十二、實驗報告要求
論述要有據。報告中要用自己實驗實例回答作業中的相關問題。
十三、思考題
1)數字地質填圖有何優缺點?數字地質填圖掌機操作中的最大難點是什麼?
2)RGMapGIS桌面系統的主要模塊和功能有哪些?