⑴ 地質填圖的基本概念及發展規律
地質圖是用不同顏色和符號顯示某個地區地表岩石或沉積物的分布、形狀、組分、結構及形成時代等的圖件。地質填圖是在野外實地觀察研究的基礎上,按一定比例尺將各種地質體和地質現象填繪在地理底圖上構成地質圖的工作過程。
地質圖、地質填圖有狹義概念和廣義概念之分,在歐美國家普遍採用的是廣義概念。美國地質調查局2007年4月發布的《美國全國合作地質填圖計劃2007~2011年規劃》中明確指出,在本規劃中使用的術語「地質圖」是廣義的和兼容的,不僅僅指傳統的紙質地質圖,也包括對特定地區沉積和構造史的文字描述、地球表面以下的岩石橫剖面以及依據充分的古生物和同位素測年的相關圖表等,還包括新的數字化產品。根據應用方向,可以細分為礦產、能源、地下水、生態、地震、滑坡、泥石流、火山、岩溶、礦山下陷、氣候變化、洪水、氡氣、地質公園等地質圖,可以說美國的地質圖、地質填圖的概念囊括方方面面。
另外,在歐美國家,至少在英語國家中地質填圖包括大、中、小各種比例尺的填圖工作,也包括中文中的「地質編圖」或「編圖」的概念。
地質填圖工作的發展因工業、社會和技術的發生、發展而發展。
1.地質填圖因礦業需求而產生
1760年開始,英國發生了工業革命,對煤炭、鐵礦石等資源的需求增加,隨之誕生了現代礦業、地質學和世界上第一張地質圖。1815年,被稱為英國地質學之父的威廉·史密斯在《變化了的世界(Changed the World)》一書中附了一張包含英格蘭、威爾士和南蘇格蘭的地質圖(比例尺為1英寸∶5英里,約1∶317000),上面引人注目地標繪出岩石、煤礦和金屬礦山的分布,這就是著名的「史密斯1815年地質圖」,它是世界上第一張地質圖,是直接為礦業服務的 。
19世紀西方國家進入工業化高峰期,對煤炭、鐵礦石等資源的需求劇增,法國(1825年)、英國(1835年)、加拿大(1842年)、西班牙(1849年)、印度(1851年)、德國(1873年)、巴西(1875年)、美國(1879年)等國紛紛成立國家地質調查機構,開始對本國的國土進行大面積地質調查,直接目的是了解有用礦物的分布,為國家礦業的發展提供資源支持。各國地質填圖蓬勃開展起來,並相繼出版印刷了地質圖,如加拿大1863年出版第一幅地質圖(比例尺為1英寸∶25英里,約為1∶1584000)和報告《加拿大地質》;美國1894年印刷第一幅標准圖幅的地質圖(比例尺為1∶24000),到1904年美國地質調查局成立25周年之際,已有106幅標准圖幅地質圖印刷;印度1858~1860年期間印刷的第一幅地質圖(比例尺為1英寸∶1英里,約為1∶63000)是由Wilson W L完成的Ranigunj煤田地質圖。
2.地質填圖因社會需要而發展
20世紀中期之前,隨著工業化的推進,現代產業體系逐步形成,社會對地質工作的需求迅速增加,在仍然以滿足礦業需求為主導的前提下,地質工作出現了為多種產業服務的格局。20世紀中後期,社會經濟發展對地質工作的需求日益多樣化,為適應城市、農業、環境、軍事、旅遊等對地質工作的需求,地質工作領域得到進一步拓展,相應的地質填圖更專業化、系統化。經過近200年的發展,歐美國家已形成了包括各種比例尺、覆蓋各種專業的地質圖系列。到目前為止,基本完成了中小比例尺(1∶1000000、1∶500000、1∶250000或1∶200000)的地質填圖,國土面積較小的英國、法國、德國等國家基本完成了1∶100000和1∶50000大比例尺地質填圖。
3.地質填圖因技術發展而變革
近200年來,技術發展給歐美國家的地質填圖帶來三次重大變革。
由於測繪技術的發展,系列標准地形圖成為現實,迫使地質填圖相應地發生改變。如歷史上英國地質調查局使用手繪彩色或印刷彩色地質圖和說明書,但系列標准地形圖的出現,使得英國地質調查局不得不決定印刷的地質圖比例尺是1英寸∶1英里(約1∶63000)、地質圖要形成一個國家的標准系列、在不同圖上相同的岩石類型和岩石單元顏色應該一致。
由於航空航天技術的發展,航衛片廣泛地應用到地質填圖中,給地質填圖人員增加了新的工作內容,同時也使快速地質填圖成為可能。加拿大在20世紀50年代利用航衛片和直升飛機,極大地提高了地質填圖的效率,到20世紀70年代完成了航片水平上的基岩地質圖。加拿大地質調查局主任地質學家Clifford Lord曾指出,在1952年到1958年6年間,加拿大地質調查局已經完成約加拿大面積一半的填圖工作,如按以前的填圖效率則需要110年才能填完。
計算機技術的發展給地質圖件編制和印刷帶來了巨大的變革,地質圖件由紙質變為資料庫建設和數字圖生產。早在20世紀60年代晚期,英國地質調查局就已經認識到這場變革的重要性,成立了計算機委員會,開始著手制定相關的技術標准。到目前為止,歐美國家都制定了完善的標准體系。如在能廣泛接受的標准基礎上,美國採用三種機制促進地質填圖數據開發與協作,一是在1992年國家地質填圖法案中制定了國家地質圖資料庫(NGMDB)標准,二是聯邦地形數據委員會(FGDC)通過其地質數據分委員會在聯邦水平上支持地質數據管理標准開發,三是美國地質學家聯合會(AASG)組成數字地質圖委員會,和NGMDB、FGDC一起開發各州地質調查局數據標准。
另外,計算機技術的發展使野外數字地質填圖成為可能,但在歐美國家並沒有廣泛應用。如加拿大早在1989年由Brodaric等人成功開發了「野外記錄」(Fieldlog)野外地質填圖系統,從1991年開始應用到加拿大區域地質填圖和快速數字地質圖生產中,僅1998~1999年通過網際網路下載該軟體就達170次,其中工業部門69次(國內46次,國外23次),政府部門28次(國內19次,國外9次) ,但到目前為止,加拿大地質填圖沒有全部採用該數字地質填圖系統。
⑵ 美國地質填圖方法
綜合美國國家合作地質填圖計劃最近完成的1∶100000和1∶24000美國聯邦地質圖、州地質圖和教學地質圖,結合USGS編寫的《給美國地質調查局報告作者的建議》(1978年第6版和1991年第7版)及NCGMP對地質填圖方法的要求及相關標准和指南,對美國地質填圖方法方式分析如下。
1.填圖前的資料收集與准備
填圖前通常要收集填圖區的野外記錄、地質圖、航衛片影像、地球物理數據、水文資料和各種測試分析數據等。USGS的地球科學信息中心(ESIC)保存有美國及其聯邦機構、州政府機構和商業公司記錄的數百萬張航片。這些照片包括局部地區的高解析度低空照片、覆蓋百餘平方英里的高空航片和覆蓋區域的衛星影像,可以從ESIC與南達科他州地球資源觀測系統(EROS)數據中心訂購航空照片和衛星圖像。
野外地質填圖所需要的工具包括:地形圖、航片、地質錘、羅盤、野外記錄簿、鉛筆和墨水筆、量角器、野外圖盒、書寫板或其他可供書寫的硬面板、圖和照片的保護套、樣品標記筆、樣品袋、越野車、個人用品(背包、雨具、急救葯箱、長筒靴、野外服裝)、磁帶錄音機、高度計、野外計算機、記錄數據的GIS軟體和GPS等。
2.地球物理與遙感資料的地質解釋
野外填圖前需要提前進行地球物理調查,可用於粗略填圖,或用於指示具潛在經濟資源區。如果岩石之間對比明顯,那麼航磁調查在區域填圖上相當有用。對遙感數據的處理可以指示可能存在礦化的區域。將航衛片、多光譜和高光譜遙感、地球物理以及GIS、GPS等用於地質填圖,可以提高填圖的精度。
3.野外填圖路線
美國地質填圖有「兩頭緊、中間松」的特點,一頭是野外工作的客觀、真實、准確,由專業調查人員承擔;另一頭是成果出版的統一,要求嚴格遵守各種標准和規范。中間填圖過程沒有硬性的規定,取決於調查人員的知識和智慧。
野外通常沿道路、小道、溪流和山脊以及其他岩石可能出露的地方進行系統觀察。利用航空照片確定野外觀察點位置、追索地層單元和斷層。具體填圖路線沒有硬性規定,主要由地質構造格架和露頭出露位置而定,美國地質學家稱之為「地質現象引導地質路線——Let the geology guide you on your traverse」,見圖1-1。
野外填圖人員精幹,填圖工作模式按下列方式進行:每組獨立完成一定區域填圖後再拼圖;或者每組都進行全區填圖,最後再綜合歸並。圖1-1所示的填圖模式即為後者。
4.野外記錄與素描
美國地質調查局長期堅持在紙質記錄簿上記錄野外現象,並在野外駐地將野外記錄數字化(圖2-5)。野外地質觀察點記錄內容主要包括岩石宏觀特徵、岩層和構造產狀、接觸關系、變形特徵、礦化蝕變、樣品和照片位置等。在地質關系復雜區,除對地質現象進行詳細描述外,還需要對重要現象進行素描以補充說明地質現象,野外記錄方式與歐美國家基本相同。
圖2-5 美國野外地質填圖與野外資料數字化
5.野外手圖標注
野外地質手圖上標繪的地質要素包括用符號或英文縮寫字母表示的地層分層、岩性分界、岩體、變質程度、斷層、變形、褶皺、化石點、標本、樣品等在野外所觀察到的地質現象和地質體(圖2-6)(陳克強,2011)。所有地質要素的標繪都在野外現場完成,以提高地質體科學置信度水平,避免地質內容的簡單化。由於填圖按不規則路線進行觀察和填圖,每天都可以完成面積不等的填圖工作。因此,野外地質手圖上實際上已經勾繪出當天填圖所在區域的地質圖。要把測量數據標繪在圖上,如最常見的層理和其他突出的似層理。在野外,所有地質界線和產狀要素都要標繪到野外手圖(地形圖或航片)上,地質界線在野外標繪。
圖2-6 美國過渡性野外手圖
(據陳克強,2011)
傳統地質填圖直接在地形圖或平面圖上填繪有關信息,或直接在航片或透明紙上註解數據。1940年航片廣泛採用時,雖然地形圖仍作為地質填圖的底圖,但航片也得到了普遍採用。在航片上填圖的地質學家可以利用三維立體模型和豐富細節解釋和精確勾畫地質特徵。然而,為了編輯和出版,在航片上可以看到的填圖細節必須轉繪到底圖上。大的地形起伏所造成的畸變必須在轉繪過程中加以校正。
6.填圖內容
從Kellogg等填繪的地質圖可以看出,美國地質填圖有3個明顯特徵:一是美國強調段(Member)和層(Bed)岩石地層單位及特殊岩性層、均一岩性夾層等非正式地層單位的填繪,如Kellogg等在加利福尼亞Cuyama地區填1∶100000地質圖時對早—中始新世砂岩段(Tjs)和頁岩段(Tjsh)的填圖、晚白堊世礫岩(Kcg)透鏡體和舌狀體的填圖(圖2-7);二是基岩區填圖與新生代地質填圖並重,如對聖安德烈斯活動斷裂細結構的填圖;三是遙感圖像、地球物理資料的地質解釋按照科學置信度標准,採用相應的符號標繪在手圖上,如西北部盆山邊界的隱伏斷裂,如Lockwood山谷斷裂向南西和北東方向的延伸(Kellogg et al.,2008)。
圖2-7 美國加利福尼亞Cuyama地區1∶10萬地質圖(局部)
(據Kellogg et al.,2008)
7.剖面測量
根據美國地質調查局的要求,剖面測量只有存在下列情形之一時才實測剖面:一是命名新的填圖單位;二是修訂原有的填圖單位。換言之,如果填圖區所有填圖單位都有實測剖面控制並且都有效的話,就不必重復實測剖面工作。當在礦區進行大比例尺填圖時,往往需要進行大量的剖面測量。
8.地質報告的編寫
從近期完成的地質填圖來看,一幅1∶100000圖幅(30′×60′,面積約5000km2)的地質報告篇幅在30~50頁之間,報告內容及格式完全按照USGS編寫的《建議》要求。如Kellogg等(2008)完成的加利福尼亞Cuyama地區1∶100000地質填圖報告用24頁的篇幅描述了185個填圖單位,體現了簡明而規范的編寫原則。
報告正文包括地質填圖區背景、填圖區地質發展歷史、各填圖單位的岩石描述和參考文獻,部分圖幅對地質災害也有詳細描述。地質填圖背景簡要回顧前人在填圖區已做過的工作,說明本次填圖的主要填圖人員和輔助人員、合作單位情況,簡要介紹區域地質特徵。填圖區地質歷史,根據野外觀察到的角度不整合等地質現象,描述填圖區地質演化歷史。各填圖單位的岩石描述是報告的主體,對地質圖上的填圖單位,包括正式填圖單位和非正式填圖單位,按照由新到老的順序逐一描述。描述內容以顏色、岩性、厚度和形成時代為重點,描述時常常大量引用前人的測年數據和化石證據。如有新測或修測剖面,需要對剖面進行描述。參考文獻是報告的重要組成部分,只要涉及填圖區的填圖成果和研究成果全部列出,並在報告中加以引用。如Kellogg等(2003)完成的加利福尼亞Kern郡和Ventura郡Cuddy河谷地區1∶24000萬地質報告目錄如下:
Contents
Background ………………………………………………………………………………………………1
Note on Marine Transgressions and Unconformities South of the San Andreas Fault ……………… 1
Description of Map Unites ………………………………………………………………………………2
Rocks South of the San Andreas Fault Zone …………………………………………………………3
Rocks South of Big Pine and Pine Mountain Fault(Domain 1) ………………………………………… 3
Rocks West of Cuyama River and North of Big Pine Fault(Domain 2) …………………………………6
Rocks of the Caliente Hills(Domain 3) ……………………………………………………………… 9
Rocks North of Pine Mountain Fault,East of Cuyama River,and South of San Andreas Fault(Domain 4) …11
Fault-Bounded Rocks of the San Andreas Fault Zone ………………………………………………… 17
Rocks North of the San Andreas Fault Zone …………………………………………………………18
References ………………………………………………………………………………………………… 21
肩負著為國家提供客觀的詳盡地球科學信息的重任,USGS走過了130多年曲折而艱難的歷程。USGS採用的「地質現象引導地質路線」的地質填圖方法是應對復雜多變的地質現象的有效填圖方法,但應用於澳大利亞厚層風化殼和加拿大冰雪覆蓋區的高精度地球物理填圖方法並沒有應用到造山帶地質填圖中,而遙感技術成為造山帶基岩區填圖的重要技術支撐。盡管地球物理和3S技術在地質填圖中的應用不斷推陳出新,但是,這些現代高新技術的廣泛應用並不能解釋美國基岩區高效的地質填圖,真正的驅動力是地質填圖的長效機制和動態更新機制,已有地質成果的繼承與利用、填圖工作模式、填圖與科學研究的合理定位、簡明地質報告和GIS的地質應用才是決定地質填圖速度的關鍵因素。
⑶ 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。
⑷ 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。
⑸ 地質修圖和地質填圖是怎麼區別的
和字面意思一樣。
地質填圖是要按照各比例尺地質測量規范填圖並提交報告。
地質修圖,又叫修測,是在原有資料基礎之上,根據不同目的(比如對某套岩層、含礦層、岩體等)進行局部的地質測量,以達到工作目的。
⑹ 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
⑺ 地質填圖的標繪內容及方法
1.標繪內容
地質填圖中,用於填繪和標定地質內容的圖件簡稱為(野外工作)手圖。標繪內容應按有關規定要求,做到齊全、准確、規范、統一。一般要求標繪的內容包括觀察點及編號、地質界線、岩石花紋、各種構造要素及其產狀、礦層(礦化)花紋、岩體接觸變質帶蝕變花紋、化石及各類樣品採集點的位置、符號及編號等。
2.標繪方法
地質點:以直徑1.5mm的小圓圈畫在定點位置。點號、分層號、產狀等內容的具體標繪方法如圖9-2所示。如分層過細時,可以將數層合拼成一個大的岩性層,層內岩性花紋以主要岩性代表。
各種構造要素符號按測量的位置標注。各類樣品標定應按規定的代號,以相應的符號標注在採集位置上。書寫必須規范正確。
圖9-2 地質路線標繪示意圖
⑻ 加拿大地質填圖現狀
加拿大早在1974年之前,聯邦和省公共地學部門就各自開展了地質填圖工作,大約每隔25年,加拿大地質調查局就要更新一次全國地質圖,並與省和地區一起匯編各區域最新的地學資料。由於其他優先活動的開展,在20世紀80~90年代地質填圖工作受到嚴重削弱。加拿大一些地區的地質圖覆蓋程度並沒有跟上工業的需求。例如,在加拿大北部一些重要地區現有的l:25萬地質圖是30年或40年前編制的,野外調查僅對區域基岩的性質和構造作了初步描述,難以提供資源勘查所需要的信息。由於重新認識到地質填圖的重要性,1991年GSC發起並領導了「國家地質填圖計劃」(NATMAP),其目的是通過集中聯邦、省(區)、大學以及其他有興趣團體的力量,編制新一代地質圖,以支持加拿大采礦業,填補基礎地學資料庫的空白,滿足社會各方面的需要。國家地質填圖計劃採取了重點地區、重點資源優先填圖的原則。高精度地球物理和衛星遙感,特別是多光譜和高光譜遙感在填圖工作中發揮了顯著作用。加拿大國家地質填圖計劃設計和組織都具有鮮明的特點,其成功經驗仍值得我們學習和借鑒。
同時,為促進北部地區的經濟發展,加拿大自然科學與工程理事會(NSERC)和地球科學分部(ESS)聯合發起了新一輪「能源和礦產地質填圖計劃」(GEM)。GEM分為GEM——能源地質填圖和GEM——礦產地質填圖兩個專項。該計劃重點是應用現代地質方法和標准對北極地區進行填圖,以確定能源和礦產資源的潛力。
一、國家地質填圖計劃
從1991年開始,加拿大地質調查局、各省(區)地質調查所、工業部門和大學共同實施加拿大國家地質填圖計劃。該計劃的實施填補了地質填圖的空白,滿足了社會和工業部門的需要,並探索了野外數字地質填圖方法。
為了確保這些原則和其他建議得以實現,加拿大國家地質填圖計劃由代表所有參與機構的國家協調委員會管理。該組織由加拿大地質調查局和馬尼托巴湖省共同領導,由加拿大地質調查局、省地調局、工業界和大學等11個代表組成,以加拿大地質調查局為基礎的秘書處負責日常工作,協調委員會負責確立填圖計劃所需的項目,批准和分配資源以完成這些項目。
1.項目主要目標
國家地質填圖計劃主要目標包括:①開展野外基岩和第四系地質填圖,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,開展地學界與政府部門相互合作,應用數字技術對基岩和第四系進行地質填圖、地學圖生產和資料庫建設;③給學生提供野外訓練機會,鼓勵學生參與地質填圖項目。
2.項目操作程序
加拿大「國家地質填圖計劃」由國家地質填圖聯合委員會負責,該委員會由加拿大地質調查局、各省(區)地質調查所、礦產和石油勘探部門、地質技術和工程部門及大學代表組成,通過建立一套完善的合作機制,在立項、計劃和操作等方面支持設立多學科地質填圖項目。盡管所有項目都是大面積區域地質填圖,但不要求用統一比例尺進行地質填圖,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。所有項目只提供輔助資金,一般僅為整個項目經費的20%左右,並且這部分經費主要由加拿大地質調查局使用,項目經費80%左右來源於加拿大地質調查局基數、各省區地質調查所基數、其他政府部門、工業部門和大學(表3-1)。
表3-1 1997~1998年度國家地質填圖項目經費來源(萬元)
3.項目立項標准
(1)項目必須以開展野外地質填圖為基礎,所取得的最新數據以臨時圖件形式每年向社會發布。但是,不支持主要地質工作已經完成或由現成數據解釋的項目。
(2)項目應該是多學科地質填圖項目。基岩或第四系地質填圖必須是主要地質工作,但要吸收其他學科參加,如地球物理、工程地質學、地質年代學、水文學、地球化學、地層學、古生物學和構造地質學等,解決在基岩或第四系地質填圖過程中所遇到的問題。但是不支持系統的、區域地球物理和地球化學調查項目。
(3)項目應該由一個以上部門承擔,並應吸收不同機構和不同學科的研究結果,形成綜合性成果。
(4)項目必須提供在校大學生和研究生訓練機會。
(5)新數據必須以數字形式採集,並且必須要以數字形式儲存與歸檔。
國家地質填圖計劃的項目由加拿大地質調查局科學家設計和完善,但所需要的技術和專家將從加拿大地質調查局、省或地區地調局和大學中挑選。此外,國家地質填圖計劃只為項目提供一些補助,而大部分資金應來自聯邦、省或地區調查機構的年財政撥款、自然科學與工程研究委員會的研究基金,以及各省的地學研究基金。
從1991年開始設立國家地質填圖項目以來,先後設立了12個項目,項目周期一般為5年,到2005年為止已完成了6個,取得一系列地質成果,滿足了社會和礦業部門的需要(表3-2),並探討了野外數字地質填圖方法。
表3-2 國家地質填圖計劃各項目目標及取得的主要成果
加拿大國家地質填圖計劃涉及9個省和3個地區,大多數項目分布在加拿大西部,主要開展了野外基岩和第四系地質填圖,為大約100萬平方千米(佔加拿大陸地面積的10%)的區域提供新的地學信息,其成果對加拿大地學領域和自然資源工業產生了深遠的影響。2000年為止,這個計劃已出版了500多幅地質圖和1500多份報告。這些地質圖及其潛在的經濟意義在工業界會議上已提供給資源勘探部門,並取得了一些直接的成效:如古太平洋邊緣項目中的航磁測量導致育空地區銅-金礦的發現;東科迪勒拉項目新填繪的地質圖和構造剖面圖有力地幫助工業界成功地勘探和開發了新的油氣資源,在Triangle帶,打了55口新井,最終發現了9.74億立方米的天然氣儲量;南部大草原項目在馬尼托巴省東南段發現了金、賤金屬和金伯利岩(含金剛石)異常,立刻引來了該省歷史上最大的圈定礦權地投資:西蘇必利爾項目成果提供了安大略紅湖帶地質單元西延認識,導致金礦勘探投資翻番。
二、能源和礦產地質填圖計劃
(一)能源和礦產地質填圖計劃概述
加拿大礦產資源豐富,10個省和3個區都有不同的礦產資源。如安大略和魁北克具有豐富的黃金和其他鹼金屬,阿爾伯特有豐富的油砂,薩斯卡切溫省有鈾和鉀鹽,不列顛哥倫比亞省有豐富的銅、鉛、鋅,西北區有豐富的金剛石礦等。加拿大北部地區蘊藏豐富的礦產資源,這些資源將成為促進北部地區和整個加拿大經濟發展的重要驅動力。但是,在廣大的北部地區缺乏基礎地質資料,吸引和指導企業投資困難。地質圖件對北部三個地區都十分重要,尤其是努勒維特地區和西北地區。
為指導投資決策提供地學信息,促進大學和企業界參加該項目,發現和開發該地區新能源和礦產資源,加拿大通過實施能源和礦產地質填圖計劃(GEM),以增強地學知識的影響力,刺激企業在礦產和能源勘探和開發的投資。同時還將填補關鍵地區知識空缺,以增加各省勘探投資。該計劃負責單位為加拿大聯邦地質調查局和極地大陸架項目(PCSC)。
該計劃由NSERC/ESS聯合一家或者多家企業資助。政府將在2008~2013年間投資1億美元,大約75%由聯邦政府撥款的項目經費將分配用於北部地區公益地學研究,25%經費分配給各省(區)。加拿大學術研究人員可申請資金,研究能支持能源和礦產地質填圖計劃科學目標的具體研究領域。此外,項目還將重點培養加拿大下一代地質學家,以緩解當前和未來面臨的人才斷代問題,繼續為加拿大北部地區的繁榮和公民福祉做出貢獻。
能源和礦產地質填圖計劃(GEM)的重點是應用現代地質方法和標准進行北極地區地質填圖,以確定能源和礦產資源潛力。
1.GEM的基本要求
(1)項目要求:①項目組由來自一個或多個大學的2~5名研究人員組成;②目標明確,項目成果最多在4年內可實現;③應用綜合方法進行研究,充分利用政府、工業界實驗室和大學的研究設備和資源;④滿足加拿大自然科學與工程理事會遴選項目標准。
(2)合作組織:每個項目至少有一個企業界合作夥伴,合作研究應覆蓋項目各階段,例如,項目申請、定期與參加項目的研究人員和學生進行交流,為項目提供相應經費支持等。項目也可與企業或政府研究實驗室、國外的研究組織聯合開展。為增強交流和知識共享,項目鼓勵借調研究人員、聯合培養學生、實驗室互訪和舉辦聯合工作會議。
(3)預期成果:①形成具有強大潛力的知識/技術,以強化和指導加拿大礦產和能源勘探產業;②增加目標研究區高素質人員的數量;③鼓勵基地在加拿大的礦產和能源勘探產業參與科學研究;④使知識/技術和專家得以向定位完好的加拿大產業傳送,以使成果應用於保持和增進加拿大的財富,特別是在北部地區。
(4)進展報告:通過項目年度進展報告對項目實現目標的進展加以監督。由NSERC/ESS GEM 評議委員會和工業夥伴對項目的進展提供意見。所有項目都需要提供最終報告。
(5)財務報告:項目承擔者必須提供實際開支和預算未來費用的年度說明。後來的撥款數量是有條件的,取決於業已證明的對計劃資金的需要,所以後來的撥款不公開,直到完成所有報告。根據所獲得的成果和所遇到的問題,項目承擔者可以對項目的目標、重大事件或預算提出修正意見。
2.GEM優先研究的地區
NSERC和ESS將自主設置下述特定的優先研究項目。包括北極沉積盆地野外填圖、中生代生物地層研究、指示礦物方法、金剛石研究、定量地學數據集成和北部礦產勘探高光譜遙感。
北極沉積盆地野外填圖主要是提高加拿大基岩填圖方面的能力,支持加拿大北極沉積盆地和油氣控制因素的研究,特別是西北極群島。
中生代生物地層研究將提高加拿大中生代生物地層學方面的能力,支持加拿大北極沉積盆地地質填圖。
指示礦物方法研究以提高加拿大勘探效率,為在北加拿大,特別是三個准省通過普通重金屬痕量指紋尋找金屬礦床提供技術方法。
金剛石研究將提高加拿大在微量元素和地球物理方面的研究能力,為北加拿大,特別是三個准省進行的金剛石勘察提供信息,指導岩石圈整合模型。
定量地學數據集成將提高加拿大開發地質和地球物理數據與岩石性質信息整合方法的能力,為在鈾、賤金屬和貴重金屬礦床的模擬,以及在北加拿大、特別是三個准省的遙感填圖中加以應用。
北部高光譜遙感礦產勘察將提高加拿大高光譜成像在評價北加拿大,特別是三個准省礦床潛力中效率和應用方法的能力。
(二)GEM—能源地質填圖
GEM—能源地質填圖專項主要開展加拿大北部地區新一輪能源勘探,以促進資源開發。通過對控礦因素的地質填圖,評價石油、天然氣和鈾資源潛力,新的地質圖件由航空地球物理、野外工作、地震解釋、鑽探以及石油系統分析等多學科人員完成。數據將被匯編入可公開的資料庫中。
EGM—能源地質填圖專項由覆蓋整個北加拿大的5個項目組成,各項目工作內容及主要研究目標如下。
1.育空與利亞德盆地
育空沉積盆地含有石油和煤,除了利亞德高原以外,育空其他地區都尚未開發。最具開發潛力的盆地位於育空盆地北部,目前只進行了踏勘性填圖,只能粗略地了解盆地結構、地質背景和油氣潛力。
該項目為期四年,由育空地質調查局、不列顛哥倫比亞地質調查局、西北地區地質研究所以及加拿大大學共同承擔。項目將研究育空沉積盆地及盆緣地質演化,提供新的地學知識,以更准確地評估碳氫化合物和煤資源潛力。項目將開展新的地質填圖、地層剖面測量、生油岩和油氣儲層潛力等專題研究,並對地震反射和鑽井數據進行分析。項目成果包括一套新的基岩地質圖和剖面圖。新的地質圖件、報告和資源評估將為決策者提供進行土地使用決策的信息。項目還將為企業提供可靠、有助於未來勘探項目的地學信息,提高勘探效率,並將對北部地區脆弱生態系統的影響降到最低。
2.麥肯齊三角洲
該項目將重點研究西北地區的碳氫化合物。最新研究表明麥肯齊三角洲擁有大量尚未發現的碳氫化合物。該項目將完成麥肯齊石油資源潛力評價,更新關鍵地區基岩地質圖,為未來石油和天然氣勘探提供新數據。
基岩填圖的重點區域是Norman Wells油田周圍的麥肯齊平原和富蘭克林山脈,該地區最新發現石油和天然氣,同時將在反射地震數據基礎上完成麥肯齊中部鑽井地質編圖,並與西北地區地質研究所共同開展地層和碳氫化合物潛力專題研究。
3.西部北極島嶼
該項目將進行Sverdrup盆地新一輪碳氫化合物資源評估。收集碳氫化合物靶區的主要參數,包括空間分布、孔隙度、預期石油或天然氣、地質風險因素等。項目還將研究地層圈閉和鹽丘圈閉,以填補知識空缺。
項目野外工作內容包括以下四項:收集維多利亞島和Sverdrup盆地北部基礎地質信息,以確定地下資源分布區;在Melville島與Sabine半島開展野外工作,重新研究兩大鹽丘及其周圍岩層,進行油苗和油砂采樣;在Sabine半島及其周圍近海地區利用現有地震數據開展野外工作,建立鹽運動和碳氫化合物運移之間的時間關系;在Ellef Ringnes島完成新地質圖的編制。
4.東部北極島嶼
該項目將綜合地質與地球物理資料,為未來石油勘探提供地學框架。項目工作周期4年,工作內容包括航空磁測、重力測量、地球化學分析、海洋反射與折射地震勘探;利用衛星雷達影像判斷目標調查區油苗位置;在南Bylot島進行踏勘,進行孢粉取樣與分析,建立地層年代,並進行地球化學分析,確定生油岩層。
5.哈得遜海灣—Foxe盆地
該項目將建立地層-熱演化模型,為盆地資源評估提供地學基礎。新一輪資源評估為將來勘探提供支撐,並為土地使用決策提供信息。資源評估將確定最具潛力的碳氫化合物分布區帶。數據來源包括:以往勘探和填圖項目地質與碳氫化合物數據的集成,包括海洋地震數據的重新處理和解釋;基礎地質框架數據獲取,包括海洋地震和野外數據;碳氫化合物系統數據獲取,包括生油岩層和熱接觸變質作用。
(三)GEM—礦產地質填圖
加拿大北部因為其偏遠和地質調查與研究程度較低而沒有進行勘察。在未來5年,GEM—礦產地質填圖將通過收集和迅速發布新的地學信息,結合現有數字形式的野外和遙感數據的匯編、傳播和礦產潛力分析,提高人們對該區域的認知程度。來自加拿大聯邦、准省和省地學家及大學的合作者組成的多學科組織,將該地區賤金屬(銅、鎳、鐵、鋅和鉛)、貴金屬(金、銀和鉑)、金剛石及稀有金屬等金屬礦產資源潛力區作為地質填圖目標。國家一流實驗室將為項目提供地球物理和地球化學信息的支持。
經過咨詢,GEM—礦產地質填圖專項對填圖項目進行了優選,優先開展的填圖項目包括邊緣區、維多利亞島及育空煤河地區Selwyn盆地的賤金屬;Baker湖-Wager灣走廊(Nunavut)的貴金屬;Melville-Rankin走廊、西Slave走廊(NWT)和Alberta-Saskatchewan金剛石;砍伯蘭半島(Baffin島,Nunavut)、梅爾維爾半島(Nunavut)、大熊磁化帶(NWT)、大島湖(Manitoba)、Shefferville(魁北克-紐芬蘭)的多金屬及三個准省的數據匯編和資料庫,包括基岩地質、第四系地質、指示礦物和遙感地質填圖。
1.邊緣區:北科迪勒拉外來地體的礦產潛力
邊緣區項目由加拿大地質調查局、育空地質調查局、不列顛哥倫比亞地質調查局與阿拉斯加等單位及大學共同承擔。邊緣區項目旨在通過勾畫其外緣外來地體和與之有關的資源環境的輪廓,提高北科迪勒拉礦產勘探和發現的效率。該項目有兩個重點工作內容,一是外來地體本身,包括前增生同生與表生礦床;二是外來地體與北美西部勞倫大陸邊緣相互作用形成的三疊紀到古近紀岩漿弧成礦帶。
邊緣區項目將採用現代地質填圖、航空地球物理測量、古生物學和同位素研究,同時注重填圖方法的創新與填圖空白區。填圖目的主要是盡快提供調查結果和綜合研究成果,以支持勘探決策和降低勘探風險。該項目工作地區或調查內容包括:Windy-McKinley、McQuesten/N Stevenson山脊、BC北部海岸、Kutcho、外來地體與縫合帶、Sutlahine和Kluane地區。
2.煤河地區Selwyn盆地項目
育空東南的煤河地區是Selwyn盆地工作程度較低的地區之一,已有的地質調查僅限於1968年完成的地質填圖。該地區具有沉積型鉛-鋅礦床和與侵入岩有關的錳、鉬、金、鈾和稀土等礦產。SEDEX和交代型(愛爾蘭型)鉛-鋅礦出現於晚寒武世到晚泥盆世地層中,白堊紀斑岩和矽卡岩成礦條件較好,晚泥盆世到密西西比紀的侵入體相對較差。
該項目由加拿大地質調查局和育空地質調查局有經驗的技術人員完成野外工作,工作中應用該地區北部新獲得的地球物理成果,大學研究人員進行成礦遠景區地質構造和資源潛力的專題研究。2009年夏季,由加拿大地質調查局和育空地質調查局組成的聯合地質調查隊,通過航空地球物理測量和基岩及第四系地質填圖,提高了該地區研究程度。
3.金剛石項目
金剛石項目的主要目標是進行努勒維特的Slave和Churhill省、西北准省和Alberta深部地球探測,以指導區域金剛石勘探工作。
該項目包括以下5方面的工作:分析下地殼(20~40km深度)和地幔(40~150km深度)的熱狀態、組成和年齡;研究金剛石及其包裹體;通過遠震測深對岩石圈地幔構造進行填圖;採用深穿透大地電磁測深對岩石圈電性結構進行填圖;對冰川搬運的金剛石礦物流進行區域性詳細研究。
項目工作重點位於兩個主要地區:一是從Rankin Inlet 地區到梅爾維爾半島的Churchill 金剛石走廊;二是與巴芬島、維多利亞島和大熊島等已確定金剛石遠景區相鄰的地質體。
新獲得的信息將與現有的區域基岩地質知識整合,以建立加拿大北部關鍵地區的深度-時間結構模型,確定地幔金剛石富集的控制因素。
4.坎伯蘭半島綜合地學項目
坎伯蘭半島為資源勘探與開發的重點地區,面積約8000km2,該地區部分岩石年齡和歸屬不清楚,最近在該地區新確定了金剛石產地及銅、鎳、鉑族元素和金成礦遠景區。前期工作表明,該地區具有火山岩和含鐵建造金遠景區、變質沉積岩型SEDEX鉛-鋅遠景地區,但需要再次進行評價。
該項目計劃在2009~2010年進行8~9周的野外工作,野外營地搭建帳篷,工作中以直升飛機作為交通工具,加拿大努勒維特地質處和加拿大大學為合作夥伴。
項目研究工作包括基岩地質填圖、礦產資源評價、第四系和地形填圖、冰川歷史研究及地球化學和地質年代學研究,以分析地質構造環境和成礦組合特徵。
5.三準省基岩地質集成
為了給北加拿大礦產勘探和土地利用提供覆蓋全區的基岩地質背景,為野外工作、遙感填圖和礦產資源評價提供基礎地質資料,三準省資料庫與地質圖編制項目將綜合集成育空、西北准省區和努勒維特陸地和近岸范圍的地質數據和知識。
該項目主要對聯邦和准省調查局已出版的1∶100000到1∶5000000比例尺的基岩地質圖和修編圖進行數字化和集成,形成地質資料庫。三準省基岩地質集成的主要成果為概念上整合而物理上為分布式的三準省地質資料庫。該項目的重要派生產品是覆蓋三準省比例尺為1∶500000的基岩地質圖,並在可行的情況下定期升級。
6.三準省第四紀地質集成
未固結的第四紀物質覆蓋北加拿大的廣大地區,它們構成了敏感的北極生態系統的物質基礎,是北部基礎設施的建築材料,也是尋找隱伏礦床的線索,但沒有系統的地質圖顯示它們在北加拿大地區的分布。研究末次冰期及其以後沉積的冰磧物及冰水沉積的源區、組成和歷史對北加拿大礦產勘探至關重要。
按現代標準的統一的第四紀地質資料庫將支持勘探程度較低地區金剛石、金、鉑族元素和多金屬礦床的勘探,並為土地利用規劃提供地學信息。通過育空地質調查局、西北准省和努勒維特地質處的合作,該項目將以地理信息系統的格式對北緯60°以北所有陸地現有的和新增加的第四紀地質圖及浮冰指示物進行數字整合。它將與指示礦物數據編制銜接,並對零星分布的第四系覆蓋區進行遙感填圖。最終成果為覆蓋三準省的基岩集成地質圖。
7.遙感填圖
遙感填圖涉及所有可獲得的地學數據的編制和解釋,以製作野外工作期間可指導地質學家工作的遙感解譯圖,基於遙感數據的預測圖還將用於廣大空白區。
遙感解譯圖將在以下方面幫助地質學家:突出需要重新工作的復雜地區;提供線性、斷層、岩牆、線理、冰川之類的構造影像作為填圖的基礎;標出基岩和其他在野外工作時或確定可能的野外穿越路線時可提供幫助的地物,如濕地、森林火災空地和基礎設施的分布輪廓。
礦產資源評價項目將對北加拿大的礦產資源作出評估,並以GIS格式編制該地區的地學數據,以提供對各種已知礦床類型潛力的預測。
⑼ 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。
⑽ 實測剖面及地質填圖
( 一) 實測剖面
礦區實測地質剖麵包括: 實測地質剖面 ( 簡稱實測剖面) 和實測勘探線剖面。其比例尺的確定見表 6-3。
表 6-3 實測剖面比例尺確定
1. 實測剖面目的
為了研究礦區地層、岩體、構造及礦體的基本特徵,劃分填圖單元,統一技術要求。礦區填圖前至少應實測 1 ~2 條完整的剖面。
剖面位置的選擇,剖面位置應選擇在地質體相對出露齊全、基岩露頭較好、構造較清楚或較簡單、岩石變質或蝕變較淺、礦層 ( 體) 與圍岩關系清楚的地段,剖面線方向應盡量垂直於地質體走向。
2. 測制方法
在剖面的起點處打入寫有 A0 ( A 剖面) 編號的木樁,後測手持測繩的端點站於 A0處,前測手持測繩向剖面前進方向推進,在地形明顯變化處或與 A0 點有一定距離處設置導線點 1,打入編號為 1 的木樁或用油漆在基岩上寫上編號 1。前測手用測繩丈量該導線斜長,前、後測手分別用羅盤測量導線方位和坡度 ( 均要求誤差≤3°內取平均值) ,並將上述測量數據記錄於剖面記錄表中 ( 表 6-4) 。以此類推,測制 A0 ~1,1 ~2、2 ~3 導線的斜長、方向、坡度 ( 坡度角記錄時,上坡為正、下坡為負) 繪出剖面導線平面位置圖。在導線布置的同時,要求作剖面導線平面圖和自然剖面圖地形線。
表 6-4 實測地質面記錄表
3. 實測剖面圖的內容
( 1) 實測剖面圖的圖面內容
實測剖面圖上應有圖名、圖例、比例尺、剖面起點坐標、方位、垂直標尺、水平標尺、剖面圖、平面圖及責任簽等 ( 見圖 6-12) 。作圖時,剖面圖的西、北西、南西、南端應放置在剖面圖的左邊,而東、北東、南東、北端放在剖面圖的右邊。剖面圖自左至右總體方位應小於 180°。如果有物化探工作,其曲線圖可視情況放在實測剖面圖的上方或單獨成圖。
( 2) 實測剖面圖上的主要內容
剖面起點坐標、方位、垂直標尺、水平標尺、導線號、地層界線、地層代號、岩漿岩代號、岩性、礦體、蝕變帶、斷層、采樣點及標本、樣品編號、探礦工程、地質產狀、各地質內容編號及代號、重要地物等 ( 如圖 6-12 所示) 。如有放大素描圖應在剖面上方繪制並用箭頭指示位置。
( 3) 導線平面圖上的主要內容
方位、導線 ( 長度以平距計) 和導線號、地層界線、地層代號、岩漿岩代號、礦體、蝕變帶、斷層、采樣點、探礦工程、地質產狀、各地質內容編號及代號、重要地物等( 如圖 6-13 所示) 。
4. 實測勘探線剖面
( 1) 礦區勘探線剖面布設
圖 6-12 實測剖面圖
圖 6-13 實測地質剖面圖
布設礦區勘探線剖面時,應照顧到礦區各地段或相鄰礦區,勘探線剖面應盡可能垂直礦體 ( 帶) 走向,等間距布設,也可根據實際情況布設為放射狀或網格狀,主要控制礦體的探礦工程應沿勘探線布置。
( 2) 勘探線地形剖面測制
勘探線地形剖面用儀器法測制。對剖面上的探礦工程 ( 槽、井、坑、鑽) 位置和各種主要地質界線 ( 如礦體頂底板界線、重要斷層線等) 必須用儀器定位。勘探線的端點要埋設水泥樁,水泥樁要編號並測量位置坐標 ( X、Y、Z) 。
( 3) 勘探線剖面的內容
勘探線剖面要反映探礦工程的種類、數量、位置間距及相關關系,樣品分布與品位,從而反映礦區勘查工程對礦體的控製程度、礦體形態、產狀及變化特徵,礦體圈定的合理性及各類資源儲量分布的合理性。
( 二) 地質填圖
1. 目的任務
1) 1∶ 10000 ~ 1∶ 25000 地質填圖 ( 以下簡稱填圖) 的目的任務是: 了解測區地質構造背景和成礦地質條件及區域成礦規律,擴大礦床 ( 區) 遠景。
2) 1∶ 5000 ~ 1∶ 1000 填圖的目的任務是: 全面而詳細研究礦床 ( 區) 地層、岩石、構造特徵; 查明礦體分布形態、規模、產狀、礦石質量、礦石類型及其空間分布; 了解礦體與圍岩的關系及圍岩蝕變等。為探礦工程布置、儲量計算提供礦區基礎地質資料。
2. 准備工作
1) 設計編寫階段的准備工作。①充分利用前人工作成果: 收集工作區內或較大范圍內有關前人工作的成果資料,並進行認真研究、分析,應收集的資料主要包括測區內沉積岩、岩漿岩、變質岩方面的資料,如地層、岩石類型特徵等。如果有包括測區的小比例尺( 1∶ 50000 ~1∶ 250000) 地質圖也應收集; 測區內發現的礦產種類、賦存層位、礦體規模、礦物成分、礦石類型、品位等; 測區內褶皺、斷裂的分布、形態特徵、規模、性質、產狀以及對岩 ( 礦) 層的破壞和影響程度的資料; 測區地形圖 ( 應與填圖比例尺相同或更大的比例尺) 、測量控制點等資料。如果收集不到與礦區填圖比例尺相當的地形圖,可以用較小比例尺地形圖放大後使用或新測地形草圖; 測區內物化探、重砂、航遙解釋等資料。②確定填圖比例尺: 依據礦區的勘查程度及范圍大小、地質復雜程度、礦體形態復雜程度等因素,確定礦區填圖比例尺。③確定填圖范圍: 1∶ 10000 ~ 1∶ 25000 填圖范圍,一般在礦區外圍有與已知礦床有地質聯系的地質體及礦 ( 化) 點,找礦標志明顯地段,各種找礦手段 ( 包括地質、物化探、重砂等) 發現或圈定的綜合異常地段。1∶ 1000 ~1∶ 5000 填圖范圍,通常為礦區或礦段 ( 局限於礦體和近礦圍岩分布地段) ,探礦工程集中布置的地段應位於填圖范圍的中部。
2) 填圖准備工作。①准備礦區地形圖: 礦區地形圖可收集或由專業人員實測,地形圖的精度應符合礦區設計要求,比例尺應大於或等於填圖比例尺。②踏勘: 針對擬定的工作重點和需要解決的問題,礦區技術負責人應組織地質、水文、物探、化探、測量等工作人員,對測區進行踏勘和實測剖面,並在綜合研究的基礎上,統一填圖單元、統一野外岩礦石命名、統一填圖方法和要求、統一圖式圖例。③人員組成: 填圖組一般由 2 ~3 人組成,組長應由工程師以上人員擔任。
3. 填圖方法與技術要求
1) 觀察路線布置。填圖工作應遵循從已知到未知的原則。首先將實測剖面及確定的填圖單元界線、斷層線、侵入體界線和礦層頂底板界產狀等的位置,繪到手圖上,再從實測地質剖面兩側逐漸展開。
2) 穿越法填圖。以手圖上實測剖面線為起點,按照填圖精度要求的觀察路線距離,垂直 ( 或大致垂直) 岩層走向布置觀察路線。觀察路線要根據填圖精度和基岩出露情況考慮點距和線距,見圖 6-14。
3) 追索法填圖。選擇標志層、含礦層或礦體、蝕變帶、主要斷層 ( 或斷裂帶) 等,採用沿走向追索填圖。觀察路線一般採用 「之」字形迂迴布置,以控制其頂底界線和了解其變化情況,見圖 6-15。
4. 地質點布置
1) 地質點主要分為基本點、加密點、岩性或產狀點三類。①基本點: 為控制測區地質界線和基本構造形態布置的觀察點。基本點應布置在測區填圖單元的地質界線、含礦層或礦體、蝕變帶界線、岩體界線、斷層面及褶皺軸等位置上。基本點要求作詳細的文字記錄 ( 必要時作放大素描圖) 。②加密點: 為進一步控制地質界線和構造形態的變化,在滿足基本點密度要求的前提下,在基本點之間沿地質界線加密布置的觀察點。加密點只作簡要的文字記錄。③岩性或產狀點: 為控制和了解地質界線之間岩層產狀變化及岩性特徵,滿足基本點密度和數量要求而布置的觀察點,岩性或產狀點只需記錄岩層產狀和岩性特徵。
圖 6-14 穿越法填圖
圖 6-15 追索法填圖
2) 地質點密度及數量。地質點布置的密度及數量應根據填圖比例尺大小、構造復雜程度、基岩出露情況、自然地理條件等因素確定,見表 6-5。基本點數與加密點數之和,應大於地質點總數的 70% ; 簡測的地質點密度及數量為正測的 70% ,草測為 50% 。
表 6-5 地質點密度及數量 ( 正測精度) 表
注: 地質界限上的點距根據實際情況而定,要求保證對重要地質界線的有效控制。
3) 地質點定位。①現場標注點位: 將寫有地質點編號的木樁 ( 竹樁) 打入地質點處的基岩裂縫中,或者用紅油漆在基岩上劃 「⊙」以示點位,並在 「⊙」旁邊寫上地質點號。若需要儀器定測的地質點,應在地質點附近掛上小紅布條,以方便找點。②測量坐標: 所有地質點都應用手持 GPS,結合地形圖定位,將點位標注在手圖上,用直徑 2mm的實心圓點 ( ●) 和空心小圈 ( ○) 分別表示實測和推測的地質點,並標注點號。③精確定位: 對精度要求很高的重要地質點,需用經緯儀進行精確定位。一般的做法是填圖人員在現場經觀察確定地質點,用 GPS 測量點位坐標後,將這類地質點及坐標通知礦區專業測量人員進行精確測量定位。
4) 地質點記錄。在地質點測量到的坐標數據及觀察到的地質現象都要記錄在地質點記錄表中 ( 表6-6) 。如果採用照相、錄音等形式記錄地質現象時,應按表6-7 的要求,填寫音像記錄表。
表 6-6 地質觀察點記錄表
5. 地質描述
每個地質點所具有的地質意義不完全相同,在描述地質現象時,應有重點,切忌千篇一律或平淡敘述。內容主要有: 岩石組合特徵、岩石名稱、岩石特徵 ( 顏色、風化特徵、礦物成分、結構、構造等) 等; 古生物及遺跡化石; 蝕變及礦化現象; 礦脈 ( 層) 、岩脈的岩礦石名稱、岩礦石特徵、產狀、厚度以及穿插關系; 地質體及地質構造 ( 褶皺、斷裂、破碎帶等) 的產狀、性質、接觸關系、垂直及水平方向上的變化; 地貌及水文地質等。
6. 地質界線勾繪
地質界線勾繪是指將控制同一地質界線上的相鄰兩個地質點相連接。地質界線勾繪應在野外實地進行,勾繪時,應充分考慮兩點間距離的遠近、產狀及變化、有無斷層切割及地形變化 ( 按 「V」字形法則勾繪) 等因素。實測的地質界線用實線表示,推測界線用虛線表示。
7. 地質填圖工作總結的內容
1) 概況: 目的任務、交通位置及自然地理、以往地質工作評述 ( 主要成果及存在問題) 、完成實物工作量;
2) 工作方法及質量評述;
3) 礦區地質: 地層、構造、變質岩、岩漿岩、礦床;
4) 結語: 主要成果、存在問題以及下一步工作意見。
( 三) 數字化填圖 ( RGMAPGIS)
數字化填圖是指地質圖的完全人工工作過程,跨越式轉變為野外現場地質調查與填圖信息數字化過程。國土資源部,中國地質調查局從 1999 年開始了系列與配套的 「計算機輔助區域地質調查系統」項目研究,經過幾年的探索,終於找到了地質調查與填圖野外數據收集的技術核心,創建了我國 PRB ( POINT———地質點,ROUTING———分段路線,BOUNDARY———點和點間界線) 數字填圖基本理論與技術方法,建立了 PRB 過程及其形影的數據模型,實現了野外路線觀察過程精確的定量化描述。以 PRB 數字填圖的技術理論與方法為基礎,集 GPS、GIS、RS 技術與手持計算機為一體的野外數據採集器為主體的新五件 ( 手持計算機、GPS、數碼相機、數碼錄音筆、數碼攝像機) ,向世人展示了 21 世紀我國數字化地質隊員的新形象。經國家一級科技和專家評審的結果標明,已處於國內外領先水平。它使野外數據採集的空間定位及數據採集方法發生了革命性變化,填補我國地質調查主流程信息現場數字採集技術的空白。
1. 系統組成
固體礦產勘查地質調查野外數據採集系統從工作環境來分,可分為野外與室內,因而從硬體 ( 手持計算機、GPS、數碼相機、數碼錄音筆、數碼攝像機) 到軟體 ( ME-MAP———掌上機系統、MEMAPGIS———桌面系統) 的環境都有很大的區別; 從數據採集方式來看,可分為固體礦產勘查中地質填圖、探礦工程和采樣的原始地質編錄工作的內容;從數據採集類型來看,可分為空間數據與屬性數據。從數據獲取方式來看,又可分為 GPS自動獲取坐標和人工實時通過鍵盤、電子手寫筆、電子詞典錄入。基於 PRB 數字填圖技術的固體礦產勘查地質調查野外數據採集系統將構架以下子系統。
2. 系統間關系
各系統之間的關系可用圖 6-16 來表述。
3. 數字填圖系統 ( 礦區大比例尺地質填圖)
該系統直接採用數字區域地質調查系統,由於該系統應用范圍與比例尺無關 ( × ×1∶ 10000萬礦區填圖實驗已證明) ,故可用於礦區填圖。其特點有: ①數字區域地質調查系統由野外數據採集系統 ( RGMAP) 、數字區域地質調查數據綜合處理系統 ( RGMAP-GIS) 、數字剖面野外數據採集系統 ( RGSECTION) 、數字剖面數據綜合處理系統 ( RG-SECTIONGIS) 、岩石花紋庫創建系統 ( SIGN) 組成。可以滿足礦區地質調查填圖全過程的需要。②RGMAP 野外數據採集系統底層具有在不同 PPC [( 掌上 ( 口袋) 機,運行於 WINDOWS MOBILE ]、HPC [掌上 ( 手持) 機,運行於 WINDOWS CE ] 和平板電腦上運行具有運行效率高、穩定等特點; 提供豐富的圖示圖例庫,滿足地質專業的圖示需求。③具有先進的數據組織和壓縮技術,極大的滿足實際工作的需要。④可采全采准野外數據。⑤野外數據採集系統從野外數據採集拓展到整個數字填圖過程,系統功能從數據處理拓展到數字填圖過程定量質量評價。⑥完善和豐富了數字地質填圖中的 PRB 數據操作。⑦可對地球化學采樣數據、自然重砂數據、礦點檢查數據採集組織與管理。
4. 數字填圖
1) 啟動 程序和 環 境配 置。 首 次 啟 動 時, 對 系統 使 用的 字 庫 ( CLIB ) 、 符 號 庫( SLIB) 、工作目錄進行配置。工作數據的盤符指向創建的 RGMAPPING 目錄,系統路徑指向 MeBasedata。
圖 6-16 數字固體礦產調查野外數據採集系統建模圖
2) 創建 PRB 圖幅庫。對新的工作圖幅,必須創建 PRB 圖幅庫。根據填圖要求選擇比例尺。
3) 設計路線。野外手圖組織,野外手圖數據轉換 CF 卡,野外數據採集系統數據導入野外手圖。
4) 室內 PRB 路線數據錄入。路線號、地質點號、地質數據、分段路線、點和點間界線、產狀、照片、采樣數據等輸入。
5) PRB 數據整理、PRB 數據輸出。
5. 數字剖面
1) 啟動 程序和 環 境配 置。 首 次 啟 動 時, 對 系統 使 用的 字 庫 ( CLIB ) 、 符 號 庫( SLIB) 、工作目錄進行配置。設置工作數據的盤符指向創建的 RGMAPPING 目錄。置系統路徑指向 MeBasedata。
2) 創建新剖面。選擇新的工作比例尺圖幅,新建剖面號,進入剖面編輯狀態。
3) 錄入數據。在桌面錄入新的剖面數據,輸入導線數據、分層數據、分層描述、產狀、采樣、素描數據、地質點等。
3) 數據輸出。錄入數據的閱讀、編輯、修改、輸出。