㈠ 地质填图方法体系
我国1:5万地质填图新方法体系在1991年国家标准局发布的《中华人民共和国行业标准区域地质调查总则》(1:50000)中做了规定,它是我国现阶段1:5万区调填图工作的准绳。4种岩区(沉积岩区、花岗岩区、火山岩区和变质岩区)的填图新方法各有特色,简介如下。
1.沉积岩区
沉积岩区采用多重地层划分、岩石地层单位填图方法。其要点是:在地层的多重划分对比研究的基础上,系统调查岩石地层单位的基本层序,准确地描述沉积地层的组成与结构;通过正式和非正式岩石地层单位填图,查明其时-空存在状况(包括形态、几何关系与排列规律)、纵横向变化、与其他地层单位(特别是年代单位)的相互关系及区域地层格架;进而建立地层模型,阐明和预测各岩石地层单位的形成年代、环境、沉积作用、其他地层单位的特征,以及区域地质发展史与自然资源的分布规律。
2.花岗岩区
花岗岩区采用岩石谱系单位的方法填图。其基本核心是:在特定的构造岩浆作用形成的岩石区范围内,划分花岗岩类的岩石谱系单位,并相应地建立花岗岩类等级。它是以同源岩浆演化、岩浆多次脉动上侵形成不同的构造岩浆单元为理论基础;以系统地研究岩石成分、结构、构造、相对侵入序次等特征及其变化为标志;以查明花岗岩深成岩体的内部接触关系,并确定其成分演化序列和结构演化序列为主要手段的填图方法。在此基础上,进行花岗岩类变形的构造研究,分析与探讨花岗岩类的就位机制,调查与花岗岩类岩石有关的成矿条件,为普查找矿提供必要的区域地质资料。这种新方法比以往的方法有更能详细地了解花岗岩岩基、确定同源岩浆演化序列、揭示区域岩浆演化和成矿属性等优点。
3.火山岩区
火山岩区采用火山地层-岩性(岩相)双重方法填图。其要点是:在查明火山岩岩石的岩性特征、产状、厚度、接触关系、空间分布和研究了火山岩层的划分及沉积夹层的基础上,结合火山地层的结构类型,划分岩石地层单位和火山喷发旋回及韵律,确定火山喷发的时代;根据岩石的矿物和结构特征及火山地质体的产出形态与分布,划分火山岩相;通过岩石地层填图单位和岩性(岩相)填图单位的双重填图,进一步研究火山的空间分布及其变化规律,研究古火山机构,探讨火山作用与区域构造及成矿的关系等。
4.变质岩区
变质岩区采用构造-地(岩)层-事件法或构造-岩石-事件法填图。这是一套以构造变形、变质理论为指导,以同一成因类型原岩建造的变质岩石或岩石组合为基础,以构造分析方法为手段,以地质事件演化系列为主线的填图方法。也是以试点图幅实践所取得的成果为依托,借鉴国内外有关变质地质学研究中有益的经验而总结出的一套适合我国情况,具有不同类型地质特色的填图方法。它与过去使用的传统方法相比,具有较高的科学性与先进性,又具有很好的实用性和可行性。
㈡ 地质填图(区域地质调查)阶段
尽管地质科学技术快速发展,但是目前国内外还没有哪一种新型实践教学方式能替代通过地质填图来对学生进行全面训练的功能。让学生从半独立到独立进行地质填图仍然是延续多年的成功模式和经验。地质填图阶段既是对前期教学效果的检验,也是对学生进一步综合性的全面训练,进展的程度和效果将直接影响整个实践的教学质量。
1.地质填图的基本含义
地质图是各种地质体在地表出露界线的水平投影图。地质图以线段、文字、符号、代号和花纹图例表示测区地质体的性质、形态、空间位置和相对新老关系。它最终能反映地质工作者对测区地质构造特征、地质演化历史的统一认识。把各种地质体表示在地形图上的过程叫地质填图或地质制图。
目前世界上有两种类型的地质图,即组图和系图。组图以岩石地层单位的组为制图单位(如张夏组、下石盒子组等)。它是地层组合、岩石组合及其空间分布和几何关系的直接反映,是构造演化和地质历史发展的真实记录。组图能促进地球物理资料、地球化学资料、遥感地质资料与地质研究的结合,组图适用于大比例尺的地质填图。组图可作为岩性分布使用,服务领域更广泛。系图是以生物演化相对顺序建立的年代地层单位“系”为基础填制的。系图适用于小比例尺大区域地质调查,能满足更大范围内地质构造理论的分析与研究使用。
组图能直接反映客观的实际地质体,可在野外进行实测,其界线相对较稳定,也可以直接利用遥感地质资料填图。而系图是利用古生物表示地质年代的,其资料来源系经室内分析鉴定推论而来。由于受各种条件的制约、个人认识差异的限制,地质年代界线常有较大的变动,难以统一。系图不适合野外直接填图,特别是在无直接或间接标志的位置寻找年代地层界线可能造成无功而返的状况。由此可见,组图是最适合区域地质调查的基本图件,可在组图的基础上编制不同年代的系图。
2.地质填图阶段划分
嵩山地区地质填图实习按4周计,划分为以下几个阶段开展野外教学活动:
1)测区踏勘时间1~2天(各校自定)。
2)路线设计和工作计划及室内讲授实测地质剖面的方法1天。
3)野外实测地质剖面1天。
4)室内整理实测地质剖面4天。
5)1:5万区域地质调查(地质填图)教学阶段15天。其中,半独立填图时间11天,独立填图时间4天。
6)资料收集和专题研究2天。
7)地质图件整理及地质报告编写6天。
各学校可根据实际教学时间的安排进行适当调整。
3.本阶段的教学方式
1)教学方式与地质认识实习有所区别,指导教师和学生角色变换,教师应以指导和辅导为主、讲授为辅,提倡在师生之间积极开展讨论地质问题,进而激发学生学习的兴趣和热情,发挥以学生为主体的教学研究互动功能。
2)以教学实习小组为单位开展野外教学活动。
3)该阶段前期在教师的指导下充分发挥学生的主观能动性开展实践教学活动,后期以小组为单位由组长负责、全组成员密切配合共同完成实践教学任务。其中地质路线的布置、地质观察点的确定、地质界线的勾绘可由全组成员讨论尽可能达到统一,不同观点者可保留意见。在完成填图任务的同时,每个学生应该对各种地质现象的观察、描述、记录、地质界线的勾绘及地质信息的采集等做到能独立地进行操作,防止为赶进度而分工造成每位学生只会做单一方面的操作。对地质问题的讨论提倡思维活跃、各抒己见,但是,必须以事实为依据,在工作中培养严谨、求实、创新的科学态度和良好的学风。独立填图阶段出现的难点、疑点问题,指导教师或实习队技术负责要亲临现场加以解决。
4)指导教师在地质填图阶段一定要掌握好野外实习进程,严格把好实践教学质量关。在实施填图路线时要由亲自指导逐渐过渡到学生独立完成野外作业,后期教学活动中出现的问题要求师生共同商讨解决,进一步培养学生解决问题的能力。对普遍性的地质问题必要时可在室内进行讲授和辅导,指导教师在整个填图过程中必须坚持每天收队回来时都要逐一检查各填图小组的野外手图和野外记录本;对利用新技术手段的填图小组,则要检查地质数据存储情况、地质信息的收集情况、遥感地质的利用情况等,对学生实习中出现的疑难问题及时解决,对填图中不符合规范要求的质量问题及时返工。全队、全班和各实习小组要及时总结经验进行交流,最终达到共同学习、共同提高的目的。填图阶段结束后指导教师要对学生进行综合成绩评定,还可在全队进行野外记录本、野外手图的展评。
4.地质填图区地质现象
根据地层出露齐全、构造相对简单的原则,目前,我们精选了嵩山南部区(箕山—伏牛山区)作为实习填图区,图幅面积12km2,东至大竹园村,西至惠庄村,南至祖神庙,北至王堂水库。区内分布的地层有太古宇登封岩群、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层;侵入体主要是石秤花岗岩体和箕山花岗岩体;褶皱、断裂、节理均发育,以断裂构造为主,填图区内F1,F2,F3断层更为典型;地层接触关系有角度不整合、平行不整合和整合接触;岩体与围岩的接触关系有侵入、沉积和断层接触,三者均清晰可见;变质岩、岩浆岩和沉积岩出露齐全,沉积岩层里动植物化石繁多;填图区内有铁矿、铝土矿、煤矿、重晶石矿、建筑材料花岗岩和石灰岩等矿产。另外王堂水库作为排污场所导致的环境地质,水库渗漏涉及的工程地质、山体滑坡,煤炭采空区的沉降产生新的断裂构造等,均为重要的地质调查问题。
5.地质填图要求
在该区进行1:5万地质填图方法训练,实践教学方法是8km2用常规地质调查方法训练,4km2用GPS、便携机、数码相机和便携式测试分析仪进行地质数据、信息采集和处理。了解测区内的地层相对新老关系、接触关系及岩体的各种接触关系;了解褶皱构造的成因类型及形成年代;了解测区断裂构造成因类型、空间展布、存在标志、性质(正断层、逆断层、平推断层)、相对活动时间及新构造运动对工程地质和地震地质的影响等。在调查研究过程中水文及工程地质专业、环境工程专业还应对王堂水库周边系统采取土样、水样并利用便携式测试分析仪进行化验,了解工业、煤炭企业、水泥制造、废水净化程度以及排泄和渗漏后是否对周围环境造成影响并作出相应评价,给当地政府治理环境污染提供科学依据。
6.个人收集资料阶段
资料收集是否全面是对整个野外实践教学成果的大检查,收集前人的研究成果主要包括测区的基础地质、地球物理、地球化学、遥感地质、矿产地质、环境地质、灾害地质、水文地质、工程地质、旅游地质、农业地质等资料。除此之外还要收集测区的自然经济地理、交通概况、测区的地层特征、岩石类型、矿产分布、构造特征以及地质发展史等。
7.地质报告编写阶段
此阶段是野外实践教学成果的总结性环节,可检验学生对野外实习采集的各种地质数据、地质信息进行整理、归纳和处理的能力,其中包括各种野外记录、标本整理、样品鉴定化验、编制和清绘各种地质图件(实测剖面图、实际材料图、地层综合柱状图、地质图、构造纲要图等)等内容,通过对图件整饰、清绘的过程不断提高学生的动手能力。
此阶段开始时,指导教师应向学生讲明资料整理的目的、要求,各种地质图件的编制方法和格式,地质报告编写的内容、要求及注意事项。为了进行全面训练和总结,根据大纲要求,按规范格式编写地质报告,要求每个学生独立完成主要附图和插图的清绘任务。学生在文、图初稿完成后,经指导教师审阅后方可进行清绘和誊抄工作。文字部分有抄袭和图件有明显错误的需重做。指导教师对学生的初稿只进行原则性辅导,不能替代学生进行修改。地质报告的编写是培养学生独立工作的能力,是对学生地质知识、分析和解决问题能力的真实反映,是评定学生成绩的主要依据。
在完成了野外实践教学(地质认识实习、地质填图实习、开展第二课堂活动、地质报告编写等)后,全实习队要进行一次质量大检查,图件、报告进行展评。
8.地质填图阶段应完成的任务
1)1:5000长度为1900m的实测地质剖面图1张。
2)1:25000的实际材料图1幅。
3)绘制实习区1:10000综合地层柱状图。
4)12km2的1:25000地形地质图1幅。
5)编写15000字的区域地质调查实习报告。
9.开展好第二课堂活动
开展好第二课堂教学活动的目的,一是对有研究能力的学生可做野外专题研究,如测区基础地质、矿产地质、农业地质、灾害地质(包括煤炭采空区治理、铝土矿露天采空区治理等)、水文及工程地质、环境地质、旅游地质等方面;二是利用好基地教学设施对前期收集的资料、采集的岩矿标本、动植物化石、典型构造标本进行整理和开发,为后期的地质报告编写打下坚实的基础;三是发挥嵩山世界地质博物馆的馆藏功能(影像、照片、图片、前人研究专著资料、矿物标本、岩石标本、古生物标本、矿产标本、构造标本、“五代同堂”地层剖面等)。开展第二课堂活动时,对实习未能达到大纲要求的学生,只能利用此时间进行补课。
搞好第二课堂教学活动旨在提高学生对野外地质学习的兴趣,及其对地球科学研究的意识和创新能力,指导教师要尊重学生的选题并给予指导。学生要根据自己的能力、时间以及地质知识掌握的程度选题,千万不能贪大求全。此项工作可安排在后期开展,时间不够者可延续到校内进行;研究成果可写入地质实习报告,也可以做专项研究单独成文。为了激发学生的创新能力,提高学生的求知欲,在该阶段实习队可组织一些不同形式的小型学术研讨会,进行交流,以达到抛砖引玉的效果。开展第二课堂活动取得的成果,指导教师在评定成绩时可视为学生创新能力另计。
10.地质填图阶段的成绩评定
地质填图阶段的成绩评定要具有综合性、全面性,主要评定学习情况、工作态度、基本知识掌握程度、动手能力、思维能力、野外资料的收集情况及地质报告的编写质量等。指导教师应根据平时掌握的每个同学的实际情况,最终评定出优秀、良好、及格和不及格等级。第二课堂成绩由指导教师掌握。
㈢ 地质填图技术
(一)常规地质填图技术
地质填图包括正测、简测(正测77%)和草测(正测(65%)3种,不作特别说明时,所有地质填图均指正测。目前,煤田地质工作中应用最多的是1:10000和1:2000的地质填图。执行规范:《固体矿产勘查原始地质编录规定》(DZ/T0078—93)、《地质矿产勘查测量规范》GB/T18341—2001。
(二)数字地质填图技术
1.传统地质工作
野外运用地质罗盘、锤子等工具,通过系统连续的野外路线观测,将观测的地质现象详实记录于野外记录本上,作为第一手原始资料保存。室内技术人员需花费大量时间对取得的大量原始地质资料检查无误后进行数字化,在此基础上再进行综合分析形成所需的各类最终成果图。其缺点一是形成的纸质野外原始资料多,难于保存、管理;二是需要花费大量时间整理原始资料,增加了工作周期;三是海量数据无法实现数据共享,不便交流。
2.数字地质调查及其意义
数字地质调查是以数字地质调查的技术理论、方法与数字地质调查系统DGSS为基础的新技术。数字地质调查系统DGSS是贯穿整个地质矿产资源调查过程的软件,系统基于数据库技术和3S技术(GPS、GIS、RS)实现了整个地质调查过程的数字化与一体化。系统由数字地质填图系统RGMap、探矿工程数据编录系统PEData、数字地质调查信息综合平台DGSInfo、资源储量估算与矿体三维建模信息系统REInfo四大子系统组成(图4-24)。
图4-24 数字区调数字填图技术流程图
数字地质调查技术意义:一是从根本上改变了传统地质填图的技术流程、方法,实现了地质填图工作全过程数字化、无纸化。其中GIS贯穿于地质调查过程的始末是其最大特点,提高了地质填图效率、研究精度、降低了劳动强度;二是强调在计算机技术全程化支撑下,对多源地学数据进行综合分析和地质制图,真正实现多源数据的整合,提高了地质工作的效率和质量;三是实现了地质成果的全新表达及载体多样化。地质成果不仅仅是通过纸媒介来浏览查看,而且可通过电子荧屏进行再现,可利用原始的和最终成果数据任意提取和重组数据,为研究和开发新成果提供方便;四是为拓宽基础地质调查内容和领域提供了关键的技术保证。对取得的相关成果及数据,可编制多种数字化专题图件,丰富了成果表现形式和服务形式,使成果在更广阔的领域为经济及社会的发展服务。
集GPS、GIS、RS技术为一体的野外数据采集系统可以为提高研究程度提供丰富的手段和方法。
(1)野外数据采集系统提供了3种PRB(P为地质点Point,R为分段线路Routing,B为点间界线Boundary)词典,有助于野外填图地质实体的识别。
(2)历史专题图层和现势图层整合再现,有助于野外填图的认识和判断。
(3)野外数据采集系统的三维数字高程模型、遥感图像与野外电子手图整合显示,有助于地质人员直接在野外勾绘地质界线,最大限度地采集野外信息,避免遗漏,精度高。
(4)利用GIS空间分析功能,进行有效地质点和有效路线分析,为提供最佳路线、最佳剖面位置部署提供依据。利用GIS空间分析功能,指导各种专题研究。
3.应用情况
福建省煤田地质局自2010年年初应用数字地质调查这一技术至今,已在多个矿区勘查中得到应用,通过应用数字填图系统在矿区采集了各项野外地质数据,经过室内数据处理,最终形成所需的成果图件及数据库,实现了地质勘查全程无纸化,形成了具有多维性和时序性的地学空间数据库,利用数字地质调查系统,可快速、准确地编绘出新一代的数字化实际材料图、编稿原图及地质图。该应用的顺利开展,标志着福建省地质调查工作进入了一个崭新的阶段。
(三)遥感技术
遥感技术是使用传感器在空中远距离探测地面物体特征,从而进行识别和分类的技术。遥感地质大多数情况下是利用多波段遥感图像(尤其是红外航空遥感图像)解译与成矿相关的岩石、地层、构造以及围岩蚀变带等地质体。
遥感图像相当于一定比例尺缩小了的地面立体模型。遥感图像地质解译的基本内容包括以下3方面。
(1)岩性和地层解译。
(2)构造解译。
(3)矿产解译和成矿远景分析。
福建省煤田地质局自2008年开始开展遥感技术在福建隐伏区找煤的实践研究,主要是配合地表地质填图工作。实践效果看,遥感技术工作应用总体成效不是很理想。主要是福建的森林覆盖率高,导致遥感捕捉的地质信息少,岩性和地层解译困难。但在个别地表植被相对少的矿区,在判断地层信息及构造推断方面还是有一定效果,对提高野外地质填图精度、工作效率,减轻技术人员工作强度方面起到一定的作用。特别是配合数字地质填图工作有一定的应用前景。
近年,开始重视遥感地质技术,遥感地质一般包括4个方面的研究内容。
(1)各种地质体和地质现象的电磁波谱特征。
(2)地质体和地质现象在遥感图像上的判别特征。
(3)地质遥感图像的光学及电子光学处理和图像及有关数据的数字处理和分析。
(4)遥感技术在地质制图、地质矿区产资源勘查及环境、工程、灾害地质调查研究中的应用。
遥感图像相当于一定比例尺缩小了的地面立体模型。遥感图像地质解译的基本内容包括3个方面。
(1)岩性和地层解译。
(2)构造解译。
(3)矿产解译和成矿远景分析。
大多数情况下是利用多波段遥感图像(尤其是红外航空遥感图像)解译与成矿相关的岩石、地层、构造以及围岩蚀变带等地质体。
㈣ 美国大学地质填图教育的一些启示
张 达
( 中国地质大学,北京)
地质图是我们用来了解地球的最重要和最有价值的工具。随着人类社会的不断发展以及对地球资源与环境的依赖性逐渐增强,地质图用途越来越广,以至于在发达国家,地质图已经成为公众需求度较高的科学产品。地质填图是地质图形成过程的唯一途径,同时也是地质工作中最基本的环节。因此地质填图工作的水平,直接影响到利用地质图进一步开发和应用的成果。绝大部分地质填图人员都经历过系统的大学阶段的地质填图理论知识的学习和野外实践的训练,因此大学在培养地质填图人才过程中负有重任。这就要求学校必须形成一套比较系统的针对大学生的地质填图教育思想及培养方式,特别是地质填图过程中积极的科学思维及先进的地质填图方法和手段是提高地质填图水平的重要保障。
美国及欧洲的区域地质调查起步较早,地质填图基础理论及填图技术方法处于国际先进行列,也非常重视通过大学培养高水平的地质填图人才。美国地质调查局 ( USGS) 发布的 美 国 国 家 合 作 地 质 填 图 计 划 ( National Cooperative Geologic Mapping Program) 、《NCGMP 2007 ~2011 年计划草案》明确表明要通过大学地质填图培训计划 ( EDMAP) 、学生职业教育计划 ( SCEP) 和门登霍尔计划 ( Mendenhall Program) ,使美国下一代人具备地质填图的相关知识和经验。美国大学针对地质及相关专业本科生的地质填图培养方式也相应较为系统和完善,培养了大量的具有地质填图基本功及科学思维能力的地质人才。通过对美国大学本科生地质填图教育模式及实际参与野外填图过程的了解,本文简要总结了美国大学生地质填图教育的一些特点。
一、地质填图的目的性明确
美国一些大学在对地质专业学生进行正式的地质填图训练之前,首先开展地质填图目的性的教育,并将其纳入地质填图过程中一个非常重要的环节。具有丰富地质填图经验的教授开展这一阶段教育培训,主要从地质填图的主要目的、经典实例以及结合实际填图任务进行讲解。
让学生了解有目的地认识自然界是非常重要的。在认知地球表面或近地表庞大物质的过程中,可能会形成一种印象: 地球表面的岩石或一些松散物质的分布不成体系,甚至非常无序。为了获取矿产资源、保护环境、规划建设以及解决地球的形成与演化等方面的基础地质问题,必须弄清这些地壳物质的复杂分布特征,因此需要一套行之有效的方法来组织及综合处理地表或近地表的这些原始信息,然后利用这些信息开展进一步有效的工作。这种认知自然的最基本的方法就是地质填图。
地质学史的讲解有助于学生对地质填图重要性和科学性的认识。一个经常提到的例子是 1801 年威廉·史密斯完成的第一幅反映岩石分布地质图的产生过程及重大科学意义。威廉·史密斯最初目的是为了在大不列颠运河建设过程中能快速了解运河周围岩石性质( 包括岩石硬度、渗水性等特征) 。他的重大突破在于通过地质填图认识到: 一套沉积岩中含有的化石,从岩层的底部到顶部具有特定的规律和次序,这种次序在其他岩层中也存在,甚至出现在英格兰的其他地区。正如史密斯描述的那样,每一地层含有特定的化石或化石组合,并可以以此来与其他地层相区分,这就是著名的 “化石层序律”提出的过程。基础的地质填图也能提出重大的科学理论,这种经典实例的提出对于增强学生对地质填图的重要性认识以及形成良好的科学思维非常必要。
结合实际任务开展填图目的性教育也产生较好的效果。美国西部的 Sierra Nevada 山脉由中生代花岗岩复合岩基构成。长期以来,美国南加州大学地质系选择该区作为地质填图的重要研究区。Sierra Nevada 复合岩基是大陆岛弧型花岗岩岩基的典型代表,是科迪勒拉花岗岩岩基的一部分,被认为是一残余的大陆岛弧。其相邻区东部为大谷地 ( Great Val-ley) ,西部为盆岭省 ( Basin and Range Province) 。这一特殊的构造单元中有很多需要解决的科学问题: 如地形地貌形成的深部背景、对区域气候的影响、花岗岩体侵位机制、花岗岩成分与深部岩石圈性质的关系等。在开展地质填图工作前,南加州大学经常就某些关键地质问题开展各种研讨会,这些问题的提出首先能激发学生探索自然界的兴趣,进而带着解决这些问题为目的开展地质填图工作,使科学问题的解决与科学思维的培养紧密结合起来。
二、科学可信度的重要性
地质填图都有一定的标准和规范。这些标准旨在使地质填图人员尽量提供完整清晰的点、线、面等地质信息,并在地质图上表达不同特征的地质现象,同时使地质图的使用者也能准确完整接受这些信息。地质图表达的各种信息要能被地质图的不同使用对象进行清楚有机的沟通和接受。因此地质图所提供的信息应该是准确无误的,其地质内容与表达方式都应该符合一定的地质填图标准。这一点在大学生地质填图教育都首先加以强调。但地质人员是地质填图的主体,美国大学教育更加注重发挥人的主观能动性。他们的教育强调某些填图标准不应该被生搬硬套地使用或者说以一种方式过度约束地质学家对地质现象的观察、描述、解释甚至成图。相反要使规则标准适合某种特别地质现象和背景。如一种新的经过修改的符号或图例,如果被发现具有广泛的适用性,应该被周期性地纳入到标准修改的计划中。注重科学家的主观能动性的同时,更要强调所有被观察到的地质现象的科学可信度,这是一个非常重要的概念。地质填图过程中地质学家经常会遇到这样一种情形,对所观察到的地质现象的描述或解释到底有几分信心。因为有很多因素影响地质人员对地质现象的观察及认知程度,如露头不发育、地质现象模糊不清、所掌握的知识范围或专业方向的差异等。正是由于地质填图过程中受以上存在的或更多的因素影响,我们更应该强调野外观察、分析的科学可信度。因此所获得的地质图件并不是仅限于填图地质人员本身,而是要受到大多数专业或部分非专业群体的使用。实际上对地质现象的观察描述并不能绝对地以 “可信”或 “不可信”来决定。很多地质现象由于发育程度不一样或认知水平不一而可以将观察描述划分为多个级别用来反映内容的科学可信度,使使用者能够从基础描述中客观分析科学现象所提供的科学信息。而不是不加分析地肯定或否定,误导使用者。例如,岩体的流线和流面一直在野外观察过程中较难进行系统测量,因为流线和流面的发育程度不一。如果要测量发育特别清晰的流线和流面产状,就必定要丢失很多构造信息。南加州大学师生在 Sierra Nevada 花岗岩体观察过程中引导学生将流面和流线分为5 个级别,代表发育程度及能观察到的程度。所有岩体露头上的流面和流线均进行产状测量,并附上级别号及其他特征。这样使用者可以根据地质现象描述的科学可信度决定使用的程度,达到客观分析的目的。
三、自主能动性的培养
地质填图不应该是一种简单的生产过程,而是一种复杂的研究解决基础地质问题的过程。地质填图对地质人员的自主能动性要求非常高,思考与总结始终贯穿地质填图全过程。教师对学生经常强调的是首先通过自主思考提出解决一个地质问题的最初模型,然后在地质填图过程中根据观察、分析结论不断修正模型。一个模型经过多次修改后,逐步得到完善,逐渐趋向正确。在实际填图过程中,我们发现,学生在填图的开始都会在记录本提出一个基本的地质模式,每天都进行修改,最终得到一个经得起检验的地质模型。学生在地质填图过程中不断思考的同时,也培养了他们的独立野外工作能力。南加州大学地质系学生野外地质填图过程能给我们以启示。在野外地质填图工作正式开始前,带队老师通常要召集学生在一起就所要开展工作的地区进行一次研讨。老师和学生充分讨论研究区存在的地质问题,良好的学术氛围使学生能尽快融入研究团队中,并能积极主动地参与学术问题的研究。通常教师根据讨论结果总结提出一些关键的科学问题,根据学生科学兴趣进行初步分工,每个学生都有自己需要解决的科学问题。野外地质填图过程中,工作安排也是根据这些问题进行的。野外每一条填图路线的安排都由学生自己设计,每一天野外工作的重点、可能遇到的问题、重点要解决的问题都提前作了周密安排,在此基础上提出一些可能的解决问题的地质模型。在填图过程中,并不是平均分配一天的工作量,对于一些无关紧要的区域,工作量安排非常少,描述简单。而在重点地段则投入大量的工作量,展开重点观察、描述、取样。路线安排加密,观测点增多,工作安排超过地质填图所规定的标准,是一种真正意义上的以研究为主要目的的填图。每一天的野外工作结束后,都要进行小结并参与讨论。根据充分讨论的结果,修正地质模型,然后安排第二天的野外工作路线。经过野外地质填图实践的锻炼,学生的自主能动性得到了提高,独立从事地质工作的能力得到了加强。
四、多学科融合的地质填图人才培养
地质填图的对象一般是地质工作空白区或研究程度较低的地区,必然存在大量的未知地质现象或问题。为了真实反映填图区地质实际,要求地质填图人员具有较为宽广的专业知识面,来应对填图过程中存在的新的现象或问题。美国大学地质专业学生在进行地质填图前,要求学生修完地质及相关专业主要课程,基本能应对地质填图过程中所能涉及的地质问题。同时根据工作区基础地质的具体情况,还要对学生有针对性地开展专业知识的深入学习,包括教师讲解和自学,并对一些深层次的地质问题展开讨论。除了室内课程学习及自学外,重要的是野外填图过程中的相互学习。前面已述,在美国,选择的填图区域一般是地质研究的热点地区,不同专业、不同研究方向的地质学家对此也有兴趣。野外地质填图过程中,来自不同学校或研究机构的科研人员也常常欢迎加入填图小组,就各自感兴趣的地质问题开展研究。这些科学家有来自美国国内其他院校的教师或学生,也有来自其他国家的师生,是一种真正意义上的国际交流。虽然他们的研究方向、内容不一样,但为进行地质填图培训的学生创造了良好的多学科融合的科学氛围。一段时间的相互交流使学生的专业知识面得到了拓宽,让他们从最基础的地质工作阶段就感受到了科学交流的重要性。这些新的科研力量的加入对于提高地质填图的质量是非常重要的因素。
五、结 语
综合以上美国大学地质填图教育的一些特点,可以发现,美国大学在培养地质填图人才方面发挥着越来越重要的作用。美国政府也非常重视大学在地质填图方面的重要作用,并列出专门计划予以资助。相应的美国大学也形成了一套较为完善的地质填图培训体系,培养了大批具有坚实理论基础及宽广知识面的、自主能动性较强的地质人才。为保证美国在地质学领域的领先地位奠定了重要基础。
自 1999 年新一轮国土资源大调查项目实施以来,在已完成大部分国土面积的 1∶ 20 万区域地质矿产调查工作的基础上,我国又系统地开展了 1∶ 25 万区域地质调查,地质填图工作取得了一系列重要进展,不仅填补了空白区,而且在一些重要造山带、岩浆岩大规模分布区、沉积盆地等重点地带取得大量的基础地质成果和显著经济效益。在中央加强地质工作的决定精神的要求下,我国基础地质调查工作面临着阶段性转变和地质工作逐步深化的要求,同时也面临着区域地质调查部署基本原则和方向的问题。地质填图工作从专门地质调查等以生产为主的过程,正在向以加强综合性的科学研究,以提高地质填图的质量和地质调查工作的科学认识的过程转变。地质填图过程中积极的科学思维及先进的地质填图方法和手段是提高地质填图水平的重要保障。国外区域地质调查成功经验表明,加强地质填图人才的培养是地质调查战略工程取得成功的重要保障。大学在地质填图教育中也要形成一套适合中国地质特色的培养系统,培养和储备地质人才,深化区域地质调查工作,增加区调成果的科技含量及国际影响力。
参 考 文 献
[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 地质调查项目的成果
一、地质调查项目成果的含义
广义上,地质调查成果可以表述为:在一定的地质理论指导下,运用一定的地质方法和手段,由专门的地质技术人员对客观地质体取得的认识。在社会经济的应用当中,地质成果是指“为国民经济和社会发展所提供的各种阶段性或最终的矿产资源储量和地质资料”。
在上述的成果定义中,包含了以下几方面的理解:
(1)地质调查成果是在一定的地质理论指导下取得的。不同的客观地质体,需要不同的地质理论,地质理论与客观地质体相一致。如在岩浆岩区开展地质工作,必须运用岩浆岩地质学理论指导地质工作。
(2)运用一定的地质方法和手段。不同的地质工作、不同的地质工作阶段需要不同的手段和方法,如地质填图、钻探、物探、化探等。
(3)地质工作的对象是客观地质体。这个客观地质体主要是指地球上的客观地质体,因为目前经济社会发展阶段,为国民经济和社会发展所提供的物质原料仍然来源于地球。但是天体地质学也可以对诸如月球、火星等其他天体上的地质自然现象进行研究,取得地质成果。
(4)地质调查成果是由专门的地质技术人员取得的。说明地质工作是一种研究工作,需要专门的技能和理论。
(5)地质调查成果是一种信息“产品”,是用报告、图表、数据、实物、模型等综合表达方法描述对客观地质体的认识,并提出对客观地质体的评价,包括客观地质体位置、数量与质量、价值、成因、规律和运动等。
地质调查成果是地质成果的主体成果,地质调查成果大多数是基础性、公益性和战略性的成果。以项目形式取得的成果就是地质调查项目成果。
二、地质调查项目成果的特征
地质调查项目成果属于科技成果,它既有科技成果的一般特征,又有自己的特殊性。科技成果是指某一科学技术研究课题,通过试验研究、调查考察取得的具有一定实用价值或学术意义的结果,包括研究课题结束,已取得的最后结果,研究课题虽未全部结束,但已取得的可以独立应用或具有一定学术意义的阶段性成果。研究工作的一般工作进展不属于阶段性成果。地质调查项目成果具有以下基本特征:
(1)信息性。地质调查项目成果资料是一种信息“产品”,通过地质调查活动,获得对客观地质体的认识和了解,提交反映客观地质体情况和矿产储量的地质调查报告,通常用文字、图表、影像、数据来表达,还有一些具有代表意义的实物资料。
(2)述实性。地质调查成果是按地质调查的规则取得的对客观地质体的认识,这种认识是调查取得的,是客观存在的,即使有推测的成分,也是按照允许的规则所作的主观判断。例如,经过地质调查查明了一条断层的倾向、走向、规模及断层的性质,并对其活动性质作出的评价,都是客观存在的,经验证查实的,具备一定的精度和准确性,可以用于国民经济规划和建设的地质依据。
(3)地质调查成果产出的周期长。地质调查活动以地质调查项目为单元进行,一个地质调查项目从开始立项到最终提交地质调查报告通常需要几年的时间,有的勘查项目,从普查到勘探甚至需要几十年的时间,无论是阶段性成果还是最终成果的产出,都不是在短期内所能完成的。
(4)地质调查成果既有使用价值,又具有潜在价值。有效的地质调查成果可以满足国民经济建设和社会发展的需要,这就是地质调查成果的使用价值。地质调查成果中的各种地质资料对于国民经济各部门来讲具有现实的使用价值,而探明的矿产资源储量则是一种潜在的使用价值,会在以后的矿产开采中得到体现。
马克思说:“一切劳动,从一方面看,是人类劳动力在生理学意义上的耗费,作为相同的或抽象的人类劳动,它形成商品的价值。”地质调查活动既然是生产与科研的统一,其劳动也是科研的一部分,劳动的耗费凝结在地质调查成果中,形成地质调查成果的价值。
(5)地质调查成果的公益属性与排他性。从地质调查成果的经济属性来讲,公益的地质调查工作由政府投资进行,其成果无偿向社会公众提供使用,为政府规划决策和商业投资提供基础依据。而商业地质勘查成果则具有排他性,其成果往往表现为矿权(包括探矿权和采矿权)和勘查评价报告,在经济活动中可以作为无形资产参与投资、转让等商业运作。
三、地质调查项目成果的表达形式与内容
1.表达形式
如上所述,地质调查项目成果是一种信息产品,与工农业产品和一般的信息产品不同。地质调查项目成果,其本质是用一种合适的方式,对认知的客观地质体的形体、成分、规律、成因的表达,其目的是将取得的认知应用于现实的经济社会发展和建设,因此,有其特殊的表达方式。它既包括项目完成后提交的成果报告、矿产资源量、科研成果、相关软件和技术方法,也包括了调查和研究过程中形成的一系列原始资料。地质调查项目成果一般有以下几种表达方式:
(1)纸介质为载体的成果报告。目前仍然是地质调查成果的主要表达形式,如各类地质调查评价报告、专题报告、各类图件表格、照片、影像、在各类专业刊物上发表的论文等。
(2)计算机为载体的成果报告。包括纸介质的成果报告直接转化成的各类电子文档、数据库,平面的、立体的、动画的模拟、演示系统,计算软件等。
(3)实物资料。如需要保存的岩(矿)心、样品、标本等。
(4)原始资料。野外地质调查过程中取得的原始记录、原始数据、原始图件等。原始资料是地质调查项目成果的重要组成部分,通过对原始资料的综合整理、研究,形成了可提供社会使用的成果形式。
2.成果分类
在社会主义市场经济条件下,必须建立国土资源科学技术成果管理的新体系,实现对国土资源科技成果的科学化、规范化管理,加强知识产权保护,促进科技成果共享和转化,国土资源部于2001年制定了科技成果管理办法,将国土资源科技成果分为4类:
(1)基础研究类科技成果;
(2)应用基础研究类科技成果;
(3)技术开发类科技成果;
(4)软科学类科技成果。
在国土资源部科技成果管理办法中,没有对上述4种成果内容进行详细说明,天津市科委2001年制定的科技成果管理细则,将科技成果划分为3类,可以借鉴。
(1)理论成果
指阐明某一自然现象、特征、规律及其内在联系的在学术上具有新见解,并对科学技术发展具有指导意义的基础研究和应用基础研究的理论成果。
(2)应用技术成果
1)具有新颖性、先进性和实用价值的新产品、新技术、新工艺、新材料、新设计和生物、矿产新品种以及计量、标准、科技信息、环境科学等研究成果。
2)科技成果在应用推广、转化过程中取得新的进展、创造或与之配套的科技成果(包括工艺技术、检测方法等)。
3)消化、吸收、引进技术取得的科技成果。
(3)软科学研究成果
为推动决策科学化和管理现代化,对促进科技、经济与社会协调发展起重大作用,并在社会主义现代化建设中直接应用的研究成果。
中国地质调查局将地质调查项目成果按项目性质分为3类:
(1)地质调查评价类报告(包括区域地质、矿产地质、区域地球物理、区域地球化学、水文地质、工程地质、环境地质、遥感地质等)。其中包括:
1)区域地质调查成果报告、说明书及地质图;
2)矿产资源调查评价成果报告及相关图件;
3)水文地质成果报告及相关图件;
4)环境地质成果报告及相关图件;
5)地球物理调查成果报告及相关图件;
6)区域地球化学调查成果报告及相关图件;
7)航空物探成果报告及相关图件;
8)航空遥感摄影成果报告及有关图片;
9)遥感地质解译成果报告及有关图件;
10)地质调查科技项目成果报告;
11)矿产勘查报告。
(2)技术方法类报告(包括物探、化探、钻探工艺、遥感技术、实验测试、信息技术等)。其中包括:
1)实验测试新方法、新工艺和新流程;
2)物探、化探新方法;
3)地质施工新方法或新工艺;
4)消化、吸收或引进新技术研究的新成果;
5)地质调查技术标准。
(3)研究类报告(包括基础研究、战略研究、规划编制、标准制定、管理制度制定、数据库建设、重大项目预研究等)。其中包括:
1)地质调查科技信息;
2)地质调查管理科学;
3)为政府决策和规划部署进行的战略研究;
4)地质与经济建设和社会发展相结合的宏观研究等。
上述成果内容侧重于成果的表达,或者说侧重于可以提供用户使用的成果形式,而将原始资料作为科技档案的管理内容,归入了地质资料的内容。实际上,地质调查的主要任务是对客观地质体和地质现象认识取得的客观、公正、科学的数据,经过整理加工以后直接提供社会使用,而这些数据恰恰存在于原始资料当中。因此,对地质调查项目成果的不同认识,决定了对地质调查项目取得的原始资料的对待方式和管理形式。
㈥ 地质填图的基本工作分为哪几个阶段
地质填图的基本工作程序大致如下:
①全面收集和研究有关填图区域已有的地质资料,通过实地踏勘,有时还需要进行航空和卫星相片的地质解释(见遥感地质),选择和实际测制具有代表性的地质剖面(见地质编录),以了解和掌握填图区域的基本地质情况,并根据任务的要求和比例尺的大小,确定填图单位。将地层、岩体等地质体按其野外标志(如层面、界线)划分为不同的岩层、岩体或岩性组合(岩性段、岩相带)作为野外地质图上能够反映填图区地质特征的基本组成单位。填图单位的粗细取决于填图的比例尺,比例尺越大,填图单位划分越细,有时可相当于地层的一个“统”或“阶”,或为其一部分。
②根据所布置的路线,进行野外实地填图。填图路线的布置以能够控制地质体的边界线为准则,其疏密程度取决于地质调查比例尺的大小和填图区的地质地貌情况的复杂程度。填图路线的确定一般有两种方法:一是大致垂直于(横穿)填图区的岩层和构造线的走向布置路线,称为穿越法;穿越法:垂直或大角度斜交地层走向(或构造线方向)布置观察路线进行地质观察和填绘地质图的方法。穿越法适用于下列情况:A.露头好,岩性、厚度变化不大,地层分界清楚;B.构造相对较简单;C.地形平缓,且沟谷、水系多垂直或斜交地层走向分布。穿越法的优点在于可以很快地了解到岩层的厚度、地层剖面及纵向变化。地质条件适合用穿越法,可以采用以穿越法为主,局部地段选用追索法。野外观察点的布置与分类。观察点是地质填图的基础,它一般定在:1)不同时代地层分界线上;2)地层厚度变化较大处;3)沉积岩、变质岩和岩浆岩的分界处;4)各类褶皱的转折端、倾伏端、地层产状陡缓变化处;5)各类断层线上;6)具有特殊意义的地质现象,如矿化点、泉等。观察点的类型因此分为:地层分界点,岩性控制点,构造观察点等基本类型。观察点应准确地标定在地形图上,观察到的地质现象按记录格式进行详细描述,总之是沿各地质体界线或对其他地质现象进行追索观察,称为追索法。追索法:在制绘不同时代地层的地质界线时,沿地层走向,或者为了解决某一地质问题(如断层),而沿着一特定方向进行地质观察来填绘地质图的方法。追索法适应下列情况:
A.地层岩性、厚度变化大,只有在追索过程中才能准确地了解其横向变化,掌握地质界线的延伸和分布;B.地质界线不明显,一定要经过追索才能填绘;C.构造复杂、断裂发育地区,为了更好的填绘出断层线而采用追索法;D.山脊、沟谷、水系平行于地层走向分布,地形条件有利于追索性
㈦ 区域地质填图中的矿产调查方法
填图区的矿化异常包括多种地质异常(蚀变、铁帽、石英脉带等)、化探异常(分散流、水化学、次生晕、地气等)、物探异常(重力、磁法、放射性等异常)以及遥感异常等。主要采用以下方法进行调查与评价:
1.异常资料的收集和综合研究
应全面收集图区内的各类异常,准确标绘在地质图上,结合地质背景综合分析后筛选和排序,尤其要重视成矿地质背景优越、构造条件有利、多种异常叠加和套合好的异常的综合研究工作,提出地质填图中应优先安排和选择适当工作手段的配合,如通过地质剖面控制和加密地质填图路线等。
2.异常检查
主要通过专门性和更大比例尺的剖面实测、加密地质填图路线等控制,对区内已有的各类异常(尤其是前人1∶20万区域地质调查或是专门性的地质调查圈定的各类异常)进行检查与评价,并采集必要的样品等加以验证。如矿化较好时,可考虑少量的槽探揭露和更大比例尺的地质填图。剖面实测、地质填图中要重点进行矿化范围、蚀变类型与强度、与地质背景的相关性等方面的检查与分析。
(1)1∶20万地球化学异常检查
1∶20万地球化学测量与区域地球物理测量(布格重力、航磁)等已经覆盖了全国大部分地区,是研究成矿规律、发现新的矿产地的重要信息,在新的区域地质调查中应注意加强对该类异常的调查与检查。主要运用以下方法:
1∶20万地球化学测量资料收集 包括区域元素地球化学异常图、综合元素地球化学异常图,各异常元素组合的分类和强度划分等级,以及对各主要异常检查和评价的基本结论。此外,对某些重要异常还进行过土壤地球化学测量(次生晕),有矿化体样品和少量地表工程揭露。这些资料都应当注意收集和整理。
剖面和路线地质检查 在原异常区布设通过专门性的剖面测量和地质填图,检查原异常的基本地质特征,分析和评价异常区的地质背景,重点检查异常高点或重要矿化地段,必要时填制大比例尺地质图(草测),以研究控制异常的主要地质因素,推断异常源。对推测的异常源采集必要样品进行分析测试,证实其判断。
化探检查 1∶20万水系沉积物测量获得的异常,虽然在圈定异常时已考虑到异常的位移,在确定异常强度时也考虑了分散作用,但要进一步确定异常的确切位置、异常的真实强度,需要进行大比例尺土壤地球化学测量或岩石地球化学测量。土壤地球化学测量起到异常定位或缩小靶区的作用,而通过岩石地球化学剖面,可以确定矿化体、了解矿化特征和控制因素,包括富集层位、岩性富集程度、元素组合等。必要的话,还应投入一定的地气测量和生物测量工作,以探索覆盖层下矿化体的位置及分布。
地球物理检查 为了探索矿体埋藏状况,对出露矿体形态、产状、延深等做出推测,探测深部的盲矿体,以提供深部探矿工程设计的依据,需要投入一定的地球物理探测工作。常用方法包括磁法、激发电位法、自由电位法、激发极化法、中间梯度法等,对于获得的各种物探异常,应结合地质特征给予解释,并通过工程和样品予以验证或评价。
工程揭露 对地表露头不好的地段,尤其是通过物化探工作进一步确定的靶体,应投入一定的工程揭露。揭露矿(化)体、控矿构造、含矿层位等重要成矿标志,为评价异常提供定量资料。揭露工程主要采用探槽、浅井,甚至仅仅是剥土或剥去表层风化岩,应明确目的和主要任务,根据具体情况设计揭露工程。
区域对比 区域对比也是评价异常的一项重要内容,即将已知矿床矿点分布区1∶20万化探异常与未知区化探异常,在类型、衬度、元素组合、区域异常分带性等方面的对比,判断未知区异常源和评价异常。
(2)大中比例尺土壤地球化学(次生晕)异常检查
在许多矿区外围、重要矿化地段和重要远景区,一般曾有过1∶5万至1∶5000的土壤地球化学测量,圈定了地球化学异常,并对测区内的异常分布和主要异常进行评述。在系统、全面收集和整理的基础上,调查重点应放在对这些异常的分析和对比研究上。由于区调涉及的范围较大,区内可能已有多个小区完成过这类工作,因此应在分析对比的基础上,对重要异常重新认识,进行地面检查、取样、室内研究,必要时应动用一定的工程揭露并取样。对于露头连续的异常,可以进行更大比例尺的岩石地球化学测量。检查中在指导思想上必须避免“先入为主”,要善于发现问题、提出问题、不断探索。许多矿产地就是在这样的反复探索、反复研究中发现的。
(3)重砂异常检查
重砂异常是区域地质调查的一项重要检查手段,尤其是对原1∶20万基础地质调查的重砂异常检查尤为重要。重砂异常包括河流重砂和人工重砂两大类异常,绝大部分重砂样品是通过采集地表水系中重砂矿物获得的。重砂异常可以指示区域中的矿化类型、矿化区域,是寻找原生矿化地和砂矿床的重要线索。常见的重砂异常是根据出现的重砂矿物类型及数量来确定的。根据重砂矿物的稳定性序列可以判别其搬运距离,如一些硫化物只能近距离搬运,而一些副矿物可能远距离搬运。
对重砂异常的检查,包括对重砂异常区地质条件的调查和对重砂异常区水系沉积特征的研究两个方面。后者是为了了解重砂形成过程及条件,以便判别源区。通常有3种检查方法:
踏勘和路线地质检查 主要目的是确定异常区地质体的类型,各类地质体的出露面积和剥蚀程度等。收集和整理该区内的各种成矿现象、已知的地球化学和地球物理异常,进行综合分析,最终提出评价意见及进一步工作的建议和设计。
区域水系沉积物检查 了解区内水系的分布、分水岭位置,初步划出各级水系的流域范围。对现代水系沉积物及阶地水系沉积物,进行采样位置和剖面结构研究,调查其厚度、层序、分层组分、韵律等,对重点重砂异常点,还应分层采样,以了解异常出现的层位、共生矿物。
重砂验证检查 对于判别可能作为重砂源区的地质体,通过采集人工重砂样品进行验证。
(4)其他异常的检查
区域地球物理信息和区域遥感信息中,也有重要的异常。它们同样是矿产资源调查中的重要成矿线索和成矿标志,也应当进行必要的调查和评价。主要方法有:
收集与研究区域地球物理信息 包括航重、航磁、卫重、卫磁和地震联合地质剖面在内的多种地球物理异常,对于认识区域地壳结构、构造类型、岩浆活动,以及成矿史都有重要的意义。如认识莫霍面和康氏面的变化、断裂深度级别的划分、岩浆岩的分布规律及埋藏状态等。对于某些类型矿床,还具有直接的成矿意义,如与超基性岩有关的矿化、铁矿化等。对于这些异常的检查,重点是对它们与地质背景的空间和内在联系的分析。地球物理信息作为一种地壳的物理信息对于认识区域地质和成矿规律都是不能缺少的。此外,还有一些在矿区外围及深部的物探剖面、测井资料,都应注意收集和分析。
分析遥感信息 遥感地质是区域地质调查的主要内容之一。成矿作用和矿床的遥感标志研究,对于认识成矿条件,总结成矿规律,建立找矿标志系统是不可缺少的。高分辨率遥感图像上可以直接观察和识别采矿遗址,并能判别矿床工业类型,对于出露矿体可根据影纹和色彩判别矿化类型及规模。对于某些成矿现象标志如铁帽、蚀变带、石英脉等,能准确定位,认识其客观分布特征。此外,还有植物、水体等可指示矿化作用存在的间接标志。对于这些指示找矿的标志,需通过地面调绘确定其真实性。遥感地质还提供了许多间接找矿的资料,如岩体(环状构造)和区域性断裂(线状构造),地层产状与变质相(影纹和色调),岩性(影纹和色调)等,应注意这些信息的识别。
气体地球化学异常查证 近年来在某些地区开展的航空气体地球化学测量也有重大意义。除Hg外,还测定了一些稀有气体,如氦、氩、氡及其同位素。包括对常规气体(CO2、CH4、H2、H2S等)的各种地球化学研究,已逐步派生出了一门新的地球化学分支——气体地球化学。内生气体包括地幔生气作用、变质作用及浅层生物作用等。已经认识到深部来源气体有较高含量的CO2、CH4及特殊组分的稀有气体,而在一些地热田会出现气体异常。许多区域性深大断裂都是深源物质的通道,因而对区域成矿有重要的控制作用。一些侵入体也有显著的地气标志。此外,许多有机矿产其标志更为明显。对这些异常的检查,主要是判别它们与地质作用和矿化元素的空间和成因联系。
3.矿(化)点检查
在地质填图中研究已知矿(化)点,发现新的矿(化)点是一项基本任务,其目标是为了发现新的矿产地(矿床或矿体),扩大本区的资源储量,提高研究程度。矿(化)点检查主要包括对矿(化)点产出地段成矿地质背景的调查,对区内一些重要成矿现象出现地进行解剖,在已知矿床外围及深部探测新的矿体(隐伏矿体)。地质填图中要注意以下工作:
古采矿活动的调查 如古代或近代人类冶炼、采矿活动的遗迹,包括地名、老矿坑、旧矿硐,炼铁遗址、废石堆等。许多矿床的地名本身指示了曾有过采矿活动,如银硐沟、铅硐山、铜厂坡等,多数小地名在1∶5万地形图上都有反映,应予注意。更直接的标志有老矿坑、矿硐等,更应重视。如果仍残留有少量矿石或矿化体,应采集样品。
对矿床周边地区的调查 主要依托对已知矿床成矿规律和控矿因素的研究。大多数的矿床勘探工作,其范围都是有限的,在延长方向进入新的填图区时,重点应放在矿体空间分布规律、控矿条件及找矿标志的综合分析上,提出本图区的矿体可能矿化层位、矿化岩性、矿化区段的预测。
4.成矿地质背景与控矿条件分析
地质填图中要注重地、物、化、遥多因素综合分析,而矿产调查中同时要地、物、化、遥多手段综合运用,这是二者在手段上的主要区别。
通过剖面实测、地质填图,结合邻区和区域成矿地质条件、已发现各类矿产等情况,分析这些已有的和新发现的各类找矿线索、找矿标志等,重新认识和分析其与地层、构造、岩浆作用、变质作用等地质背景的关系,探讨控矿条件。强调要用新的区域地质填图成果分析和解释可能的成矿机制、控矿因素,进而提出找矿方向。成矿的地质标志,如广义的铁帽(次生产物)、石英脉带、蚀变带,以及抗风化的原生矿物等都是有意义的。地球化学标志更为广泛,有原生晕、次生晕、分散流、水化学、地气等异常,地球物理标志包括磁法、电法、重力、放射性等异常。遥感成矿标志是近年来不断总结和认识的一些新标志,在多波段遥感信息中,容纳了大量成矿信息,可采用影纹解释、光谱解释、似彩色合成等方法,建立一个区域的遥感解译系统,其中包括成矿解译系统。
㈧ 欧美国家地质填图的战略
欧美国家在不同历史时期地质填图战略不尽相同,但有许多共同之处。
1.战略目标确定
欧美国家的地质填图是由于矿业需求而产生的,并由于社会需要而发展,是人们认识地球的重要方式,因此地质填图战略目标确定的原则,一是科学需要,二是用户或经济需要,三是政治需要。如2007年4月美国地质调查局发布的《美国全国合作地质填图计划2007~2011年规划》中明确其总体目标是:①制作高质量、多用途的数字化地质图并建立相关数据库,提出填图优先区域各种土地利用问题的解决方案。发展三维地质框架,并在地下水流模型、地震模型、滑坡概率模型、地形变化模型及生态系统健康模型中应用;②通过向大众提供地质图、报告和多种数字格式的数据库,使地质图信息更容易理解和使用;保存美国地质调查局丰富的古生物收藏品及其相关数据库,并使其能够有效使用;③保证国家合作地质填图计划将来有能力满足国家的需求。加拿大1991年开始实施的国家地质填图项目(NATMAP)的主要目标是:①主要开展野外基岩和地表地质填图,支持加拿大采矿业,填补基础地学数据库的空白,满足社会各方面的需要;②提高政府工作效率和技术转化率,开展不同地学政府部门的相互合作,在所有类型地质填图、地质图生产和数据库建设中都要应用数字技术;③给学生提供训练的机会,鼓励学生参与地质填图项目。
2.比例尺选择
许多欧美国家的中小比例尺地质填图基本完成(表1-1),但美国、加拿大等国土面积较大的国家尚有很大差距。美国和加拿大1∶250000地质填图完成不到40%,澳大利亚1∶250000地质图已完成,但是在1∶100000地质图、航空遥感、航空地球物理测量等资料基础上编制的,这主要与战略选择有关。
表1-1 世界主要国家各种比例尺地质填图覆盖率
现有的美国1∶1000000地质图是在20世纪60年代到70年代期间完成的,1∶250000地质图主要是在20世纪60年代完成的,1∶24000地质图从1894年就开始印刷出版了,目前还在执行的美国全国合作地质填图计划主要提供1∶24000比例尺的地质图,部分地区为1∶100000地质图。由此可见,现在美国地质填图比例尺的选择更重视实用性,而不追求整个国家的覆盖率。
加拿大和美国类似,也不追求整个国家的覆盖率,加拿大1991年开始实施的国家地质填图项目(NATMAP)不要求用统一比例尺,常用的比例尺有1∶50000、1∶100000和1∶250000,甚至有些项目最终成果使用1∶325000和1∶500000比例尺。
澳大利亚全国1∶1000000区域地质图由联邦地质调查机构编制出版,提供给社会使用。1∶250000地质图是在1∶100000地质图等资料基础上编辑出来的。目前正在进行的1∶100000区域地质填图主要由各州地质调查机构负责实施,而澳大利亚联邦地质调查局机构负责接图和“三不管地区”(州与州之间交界处)的填图工作。
3.战略实施
地质填图战略成功与否取决于战略实施的好坏。欧美国家地质填图普遍重视高水平的地质填图人员、跨学科综合研究、跨单位合作研究、培养下一代、积极及时地公布和宣传地质调查成果等。
在地质填图战略制订时就明确了中央(联邦政府)和地方(省、州或地区)的职责与分工、目标与任务等。在项目执行上,采用由地质调查机构的地质科学家作为项目负责人,其他地质科学家参加和单位合作者(如教授、学生、省或地区政府的科学家)参与的机制。通过专门的填图项目等,培养年轻地质人才,并把培养目标作为考核目标之一。及时地公布和宣传地质调查成果也是地质填图的重要工作之一,这样才能充分体现地质填图的作用和价值。
㈨ 区域地质填图中的矿产调查目的
传统的区域地质调查包括基础地质填图和矿产资源调查与评价两部分,同一项目同步进行,分别编写报告和说明书,矿产图是在同步填绘的地质图基础上,增加了矿产资料而编制的。近年来,我国多数地质调查项目中将基础地质填图和矿产资源调查与评价或合并进行或分开调查。基础地质填图即是本书中的区域地质填图部分,矿产资源调查与评价简称矿调,是与地质填图工作同步或是对已完成基础地质填图区单独开设的调查工作。
矿产资源的稀缺性、有限性、区域性等特点,决定了在区域地质填图中,通过了解资源状况,研究填图区的成矿地质条件、构造控矿因素、相关矿化异常信息等资料,在填图工作中对填图区相关矿产异常区、蚀变地质体等从地质背景和成矿地质条件入手,开展调查和找矿工作,以期发现新的矿化信息和线索,为矿产专项评价提供依据。
区域地质填图中的矿产资源调查,与专门性矿产资源调查最主要的区别在于:紧密结合最新的区域地质填图成果,尤其是新的地质背景资料,分析这些已有的和新发现的各类找矿线索、找矿标志等,在重新认识和分析的基础上,提出这些找矿线索、找矿标志与地层、构造、岩浆作用、变质作用等地质背景的关系。尝试用新的区域地质填图成果分析和解释可能的成矿作用、成矿机制、控矿因素,进而提出找矿方向和初步评价意见。
㈩ 实验六 数字地质填图技术与方法
一、实验目的
通过简项操作和参观学习数字地质填图的全过程演示,了解野外区域数字填图的PRB过程和室内的PRB编辑成图的主要过程、方法与步骤;熟悉掌上机野外填图和RGMapGIS桌面系统的主要操作界面,建立对区域数字填图的感性认识,为野外地质填图实验和部分生产实验奠定基础。
二、实验内容
1.实验基本内容及主要仪器设备
①掌上机野外填图主要操作方法和步骤实验;②RGMapGIS 桌面系统的简项操作;③参观学习数字地质填图的全过程演示。
数字地质填图野外采集系统主要仪器设备如图6-1所示。
图6-1 数字地质填图野外采集系统主要仪器设备
2.实验重点
通过对掌上机野外填图的简项操作,初步了解野外数字填图的PRB过程,了解掌上机填图的主要操作方法和步骤;通过对RGMapGIS桌面系统的简项操作,了解室内的PRB编辑成图的主要过程、方法与步骤。结合课堂学习知识,总结3S 技术在区域地质调查(填图)中的主要应用方面、现状与发展趋势。
三、实验课时
2学时。
四、实验要求
明确实验目的,实验前认真复习课堂内容,熟悉MapGIS软件的操作等;实验结束后写出实验报告。
五、注意事项
遵守实验室各项规章制度,按规定操作各实验仪器、设备,防止学生自带存储设备中有病毒感染计算机等。
六、基础知识简介
地质填图是采用数字填图技术及数字填图系统,从应用计算机野外数据采集技术入手,遵循传统区域地质调查的规律,在不约束地质工作者地质调查思维的前提下,保证地质工作者取全、取准各项地质观测资料数据,达到以翔实的地质观察研究为基础,以计算机野外数据采集和空间数据存储与表达技术为手段,填制不同比例尺的数字地质图。
数字地质填图,是把野外地质观测路线与实际材料图的完全人工制作过程跨越式转变为野外现场地质调查与调查信息数字化的复杂过程(图6-2)。该技术集GPS、GIS、RS技术为一体,开创了地质填图的数字化时代。
图6-2 数字区域地质填图概念框图
(据李超岭等,2002a,有改动)
数字地质填图主要技术是以采集、存储、管理、描述、分析和再现地质实体在地球表面空间分布有关数据的信息系统。它提供了在计算机辅助下,通过野外观测路线的调查,对地质、地理、地球物理、地球化学和遥感等多源地学进行综合分析和解释,并进行地质制图。其工作流程如图6-3所示。
数字区域地质填图的主要过程简称为PRB过程。其核心技术是PRB数据模型。PRB数据模型是由实体点(地质点,POINT)、网链(分段路线,ROUTING)、全链或几何拓
图6-3 数字填图技术流程
(据李超岭等,2002a)
图6-4 数字填图技术工作流程框图
(据李超岭等,2002a)
扑环(点和点间界限,BOUNDARY)组成的数据模型,用这种模型来描述野外地质路线的过程就是PRB过程。以工作阶段为基础,把数字区域地质填图划分为前期PRB过程、PRB初期过程、野外PRB过程、野外驻地PRB过程、室内PRB终结过程和PRB成果提交过程。这些PRB过程构成了数字区域地质填图技术过程流程原形模型(图6-4 ,图6-5)。
图6-5 数字填图PRB 技术主流程
(据李超岭等,2002)
七、实验材料
(一)掌上机野外PRB过程填图
现行的基于GIS技术与GPS辅助导航图形界面的野外数字填图技术,是建立在掌上机野外填图、室内PC机群,通过网络技术、3 S技术、4 D技术、数据库技术等处理而实现的。数字填图的目标决定了数字填图技术主流程的步骤。
野外PRB过程是区域数字收集资料(地质填图)的过程。主要通过掌上机的野外路线采集操作而完成的。分为路线PRB数据采集、剖面PRB数据采集等主要过程。表6-1为PRB数据实体表。以路线调查的野外PRB过程为实验重点,掌上机实验主要操作方法和步骤如下:
1)打开工作路线。选择“手图”菜单中的“打开地图”,选择一个路线号的 map文件。
2)输出当日路线信息。选择“手图”菜单中的“图层管理”,选择设计路线GROUTE图层,用“点选”工具,选中设计路线;用“属性编辑”工具,打开GROUTE属性编辑窗口,引用PRB字典,输入“天气”“任务”等信息。
3)选择P采集图层。选择“手图”菜单中的“图层管理”,选择地质点GPOINT图层添加一个地质点,或用“点选”工具选择已经存在的一个地质点。用“属性编辑”工
表6-1 PRB 数据实体表
具打开GPOINT属性编辑窗口,利用PRB字典输入各项信息,用手写输入其他字典中未储备的信息。
续表
注:☆为主码标识;其中地质点POINT、分段路线ROUTING、点和点间界限BOUNDARY,还有非结构化文件,分别以地质点号与P、R、B组成文件名。坐标指公里网横坐标与纵坐标;经纬度指经度、纬度,用度-分-秒表示。
(据李超岭等,2003,有改动)
4)选择PRB其他采集图层。选择“手图”菜单中的“图层管理”进入需要的PRB图层。
5)利用编辑工具进行编辑。
6)加入采集实体。用“输入点”或“输入线”工具在落笔处添加一个采样点、一条地质界线或一条分段路线,该点/线则为选中状态。或“点选”一个已经存在的点或线,框选一个图元。
7)编辑采集实体。利用图形窗口中的“移动”“删除”工具,在落笔处添加一个采样点、一条地质界线或一条分段路线,该点或线则为选中状态。或“点选”一个已经存在的点或线,框选一个图元。加入采集实体和编辑采集实体是野外PRB过程中最繁重的工作,属性的加入和编辑操作是这一过程的最重要内容。属性内容主要见表6-1。
8)输入属性信息。用“属性编辑”工具,系统自动打开相应的PRB属性编辑窗口,利用PRB字典输入各项信息或手写输入有关信息。
完成当点工作后,选择“保存文件”及时进行数据保存。通过“转出PC数据”将野外填图全部信息转换成PC数据文件。掌上机野外填图的主要操作界面如图6-6、图6-7、图6-8所示。
(二)室内PRB过程及地质成图
室内PRB过程,就是将野外全部数据经PRB终结过程处理后导入RGMapGIS桌面系统,再进行室内编辑成图的过程。实验主要操作方法和步骤如下:
图6-6 地质点数据录入界面
图6-7 分段路线录入界面
图6-8 剖面数据采集主界面
1)RGMapGIS桌面系统数据备份。打开RGMapGIS桌面系统,将CF卡上的野外全部数据按采集先后顺序逐一备份到“采集日备份”目录中。
2)PRB数据检查、工作量统计与路线PRB小结。在PRB图幅内,统计指定的路线长度、地质点数、材样点、照片数等工作量,通过工作量文本窗口进行小结。
3)信息查询。利用“空间到属性查询”和“属性到空间查询”进行路线PRB照片信息查询、PRB属性空间到实体空间查询、PRB条件查询(P过程查询和R过程查询),通过信息查询,全面了解PRB数据和资料。
4)PRB数据质量评价。利用GIS的空间分析功能,统计图幅内的地质点数、点间地质界线个数等。
5)生成PRB图幅库。
6)PRB地质连图。通过多源数据的叠加和不同的查询方法,得到对地质体的全面认识后,按地质特征和属性特征,进行地质连图,如断层的线性连接、地质体的圈闭等。
7)PRB数据输出。利用操作系统可分别输出:生成野外记录簿、生成野外数据表、生成地质图等,并可对其部分任意裁减输出成报告插图。
八、实验方法
掌机模拟操作和上机桌面系统操作。
九、实验步骤
第一步:教师介绍掌机操作的程序与主要要求,介绍RGMapGIS桌面系统的操作要领与基本方法、步骤等;提供实例让学生操作桌面系统的主要功能模块;对学生读图提出明确要求。
第二步:学生分组进行掌机模拟操作与RGMapGIS桌面系统操作练习。
第三步:讨论与解答学生操作过程中遇到的问题,总结有关操作技巧与方法。
十、实验任务
掌机模拟操作与RGMapGIS桌面系统操作练习。
十一、实验作业
①总结数字地质填图RGMapGIS桌面系统操作的基本方法与步骤;②谈谈你对数字地质填图系统与传统区域地质填图在资料获取、记录与操作等方面的感受。
十二、实验报告要求
论述要有据。报告中要用自己实验实例回答作业中的相关问题。
十三、思考题
1)数字地质填图有何优缺点?数字地质填图掌机操作中的最大难点是什么?
2)RGMapGIS桌面系统的主要模块和功能有哪些?