⑴ 地质填图的基本概念及发展规律
地质图是用不同颜色和符号显示某个地区地表岩石或沉积物的分布、形状、组分、结构及形成时代等的图件。地质填图是在野外实地观察研究的基础上,按一定比例尺将各种地质体和地质现象填绘在地理底图上构成地质图的工作过程。
地质图、地质填图有狭义概念和广义概念之分,在欧美国家普遍采用的是广义概念。美国地质调查局2007年4月发布的《美国全国合作地质填图计划2007~2011年规划》中明确指出,在本规划中使用的术语“地质图”是广义的和兼容的,不仅仅指传统的纸质地质图,也包括对特定地区沉积和构造史的文字描述、地球表面以下的岩石横剖面以及依据充分的古生物和同位素测年的相关图表等,还包括新的数字化产品。根据应用方向,可以细分为矿产、能源、地下水、生态、地震、滑坡、泥石流、火山、岩溶、矿山下陷、气候变化、洪水、氡气、地质公园等地质图,可以说美国的地质图、地质填图的概念囊括方方面面。
另外,在欧美国家,至少在英语国家中地质填图包括大、中、小各种比例尺的填图工作,也包括中文中的“地质编图”或“编图”的概念。
地质填图工作的发展因工业、社会和技术的发生、发展而发展。
1.地质填图因矿业需求而产生
1760年开始,英国发生了工业革命,对煤炭、铁矿石等资源的需求增加,随之诞生了现代矿业、地质学和世界上第一张地质图。1815年,被称为英国地质学之父的威廉·史密斯在《变化了的世界(Changed the World)》一书中附了一张包含英格兰、威尔士和南苏格兰的地质图(比例尺为1英寸∶5英里,约1∶317000),上面引人注目地标绘出岩石、煤矿和金属矿山的分布,这就是著名的“史密斯1815年地质图”,它是世界上第一张地质图,是直接为矿业服务的 。
19世纪西方国家进入工业化高峰期,对煤炭、铁矿石等资源的需求剧增,法国(1825年)、英国(1835年)、加拿大(1842年)、西班牙(1849年)、印度(1851年)、德国(1873年)、巴西(1875年)、美国(1879年)等国纷纷成立国家地质调查机构,开始对本国的国土进行大面积地质调查,直接目的是了解有用矿物的分布,为国家矿业的发展提供资源支持。各国地质填图蓬勃开展起来,并相继出版印刷了地质图,如加拿大1863年出版第一幅地质图(比例尺为1英寸∶25英里,约为1∶1584000)和报告《加拿大地质》;美国1894年印刷第一幅标准图幅的地质图(比例尺为1∶24000),到1904年美国地质调查局成立25周年之际,已有106幅标准图幅地质图印刷;印度1858~1860年期间印刷的第一幅地质图(比例尺为1英寸∶1英里,约为1∶63000)是由Wilson W L完成的Ranigunj煤田地质图。
2.地质填图因社会需要而发展
20世纪中期之前,随着工业化的推进,现代产业体系逐步形成,社会对地质工作的需求迅速增加,在仍然以满足矿业需求为主导的前提下,地质工作出现了为多种产业服务的格局。20世纪中后期,社会经济发展对地质工作的需求日益多样化,为适应城市、农业、环境、军事、旅游等对地质工作的需求,地质工作领域得到进一步拓展,相应的地质填图更专业化、系统化。经过近200年的发展,欧美国家已形成了包括各种比例尺、覆盖各种专业的地质图系列。到目前为止,基本完成了中小比例尺(1∶1000000、1∶500000、1∶250000或1∶200000)的地质填图,国土面积较小的英国、法国、德国等国家基本完成了1∶100000和1∶50000大比例尺地质填图。
3.地质填图因技术发展而变革
近200年来,技术发展给欧美国家的地质填图带来三次重大变革。
由于测绘技术的发展,系列标准地形图成为现实,迫使地质填图相应地发生改变。如历史上英国地质调查局使用手绘彩色或印刷彩色地质图和说明书,但系列标准地形图的出现,使得英国地质调查局不得不决定印刷的地质图比例尺是1英寸∶1英里(约1∶63000)、地质图要形成一个国家的标准系列、在不同图上相同的岩石类型和岩石单元颜色应该一致。
由于航空航天技术的发展,航卫片广泛地应用到地质填图中,给地质填图人员增加了新的工作内容,同时也使快速地质填图成为可能。加拿大在20世纪50年代利用航卫片和直升飞机,极大地提高了地质填图的效率,到20世纪70年代完成了航片水平上的基岩地质图。加拿大地质调查局主任地质学家Clifford Lord曾指出,在1952年到1958年6年间,加拿大地质调查局已经完成约加拿大面积一半的填图工作,如按以前的填图效率则需要110年才能填完。
计算机技术的发展给地质图件编制和印刷带来了巨大的变革,地质图件由纸质变为数据库建设和数字图生产。早在20世纪60年代晚期,英国地质调查局就已经认识到这场变革的重要性,成立了计算机委员会,开始着手制定相关的技术标准。到目前为止,欧美国家都制定了完善的标准体系。如在能广泛接受的标准基础上,美国采用三种机制促进地质填图数据开发与协作,一是在1992年国家地质填图法案中制定了国家地质图数据库(NGMDB)标准,二是联邦地形数据委员会(FGDC)通过其地质数据分委员会在联邦水平上支持地质数据管理标准开发,三是美国地质学家联合会(AASG)组成数字地质图委员会,和NGMDB、FGDC一起开发各州地质调查局数据标准。
另外,计算机技术的发展使野外数字地质填图成为可能,但在欧美国家并没有广泛应用。如加拿大早在1989年由Brodaric等人成功开发了“野外记录”(Fieldlog)野外地质填图系统,从1991年开始应用到加拿大区域地质填图和快速数字地质图生产中,仅1998~1999年通过因特网下载该软件就达170次,其中工业部门69次(国内46次,国外23次),政府部门28次(国内19次,国外9次) ,但到目前为止,加拿大地质填图没有全部采用该数字地质填图系统。
⑵ 美国地质填图方法
综合美国国家合作地质填图计划最近完成的1∶100000和1∶24000美国联邦地质图、州地质图和教学地质图,结合USGS编写的《给美国地质调查局报告作者的建议》(1978年第6版和1991年第7版)及NCGMP对地质填图方法的要求及相关标准和指南,对美国地质填图方法方式分析如下。
1.填图前的资料收集与准备
填图前通常要收集填图区的野外记录、地质图、航卫片影像、地球物理数据、水文资料和各种测试分析数据等。USGS的地球科学信息中心(ESIC)保存有美国及其联邦机构、州政府机构和商业公司记录的数百万张航片。这些照片包括局部地区的高分辨率低空照片、覆盖百余平方英里的高空航片和覆盖区域的卫星影像,可以从ESIC与南达科他州地球资源观测系统(EROS)数据中心订购航空照片和卫星图像。
野外地质填图所需要的工具包括:地形图、航片、地质锤、罗盘、野外记录簿、铅笔和墨水笔、量角器、野外图盒、书写板或其他可供书写的硬面板、图和照片的保护套、样品标记笔、样品袋、越野车、个人用品(背包、雨具、急救药箱、长筒靴、野外服装)、磁带录音机、高度计、野外计算机、记录数据的GIS软件和GPS等。
2.地球物理与遥感资料的地质解释
野外填图前需要提前进行地球物理调查,可用于粗略填图,或用于指示具潜在经济资源区。如果岩石之间对比明显,那么航磁调查在区域填图上相当有用。对遥感数据的处理可以指示可能存在矿化的区域。将航卫片、多光谱和高光谱遥感、地球物理以及GIS、GPS等用于地质填图,可以提高填图的精度。
3.野外填图路线
美国地质填图有“两头紧、中间松”的特点,一头是野外工作的客观、真实、准确,由专业调查人员承担;另一头是成果出版的统一,要求严格遵守各种标准和规范。中间填图过程没有硬性的规定,取决于调查人员的知识和智慧。
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进行系统观察。利用航空照片确定野外观察点位置、追索地层单元和断层。具体填图路线没有硬性规定,主要由地质构造格架和露头出露位置而定,美国地质学家称之为“地质现象引导地质路线——Let the geology guide you on your traverse”,见图1-1。
野外填图人员精干,填图工作模式按下列方式进行:每组独立完成一定区域填图后再拼图;或者每组都进行全区填图,最后再综合归并。图1-1所示的填图模式即为后者。
4.野外记录与素描
美国地质调查局长期坚持在纸质记录簿上记录野外现象,并在野外驻地将野外记录数字化(图2-5)。野外地质观察点记录内容主要包括岩石宏观特征、岩层和构造产状、接触关系、变形特征、矿化蚀变、样品和照片位置等。在地质关系复杂区,除对地质现象进行详细描述外,还需要对重要现象进行素描以补充说明地质现象,野外记录方式与欧美国家基本相同。
图2-5 美国野外地质填图与野外资料数字化
5.野外手图标注
野外地质手图上标绘的地质要素包括用符号或英文缩写字母表示的地层分层、岩性分界、岩体、变质程度、断层、变形、褶皱、化石点、标本、样品等在野外所观察到的地质现象和地质体(图2-6)(陈克强,2011)。所有地质要素的标绘都在野外现场完成,以提高地质体科学置信度水平,避免地质内容的简单化。由于填图按不规则路线进行观察和填图,每天都可以完成面积不等的填图工作。因此,野外地质手图上实际上已经勾绘出当天填图所在区域的地质图。要把测量数据标绘在图上,如最常见的层理和其他突出的似层理。在野外,所有地质界线和产状要素都要标绘到野外手图(地形图或航片)上,地质界线在野外标绘。
图2-6 美国过渡性野外手图
(据陈克强,2011)
传统地质填图直接在地形图或平面图上填绘有关信息,或直接在航片或透明纸上注解数据。1940年航片广泛采用时,虽然地形图仍作为地质填图的底图,但航片也得到了普遍采用。在航片上填图的地质学家可以利用三维立体模型和丰富细节解释和精确勾画地质特征。然而,为了编辑和出版,在航片上可以看到的填图细节必须转绘到底图上。大的地形起伏所造成的畸变必须在转绘过程中加以校正。
6.填图内容
从Kellogg等填绘的地质图可以看出,美国地质填图有3个明显特征:一是美国强调段(Member)和层(Bed)岩石地层单位及特殊岩性层、均一岩性夹层等非正式地层单位的填绘,如Kellogg等在加利福尼亚Cuyama地区填1∶100000地质图时对早—中始新世砂岩段(Tjs)和页岩段(Tjsh)的填图、晚白垩世砾岩(Kcg)透镜体和舌状体的填图(图2-7);二是基岩区填图与新生代地质填图并重,如对圣安德烈斯活动断裂细结构的填图;三是遥感图像、地球物理资料的地质解释按照科学置信度标准,采用相应的符号标绘在手图上,如西北部盆山边界的隐伏断裂,如Lockwood山谷断裂向南西和北东方向的延伸(Kellogg et al.,2008)。
图2-7 美国加利福尼亚Cuyama地区1∶10万地质图(局部)
(据Kellogg et al.,2008)
7.剖面测量
根据美国地质调查局的要求,剖面测量只有存在下列情形之一时才实测剖面:一是命名新的填图单位;二是修订原有的填图单位。换言之,如果填图区所有填图单位都有实测剖面控制并且都有效的话,就不必重复实测剖面工作。当在矿区进行大比例尺填图时,往往需要进行大量的剖面测量。
8.地质报告的编写
从近期完成的地质填图来看,一幅1∶100000图幅(30′×60′,面积约5000km2)的地质报告篇幅在30~50页之间,报告内容及格式完全按照USGS编写的《建议》要求。如Kellogg等(2008)完成的加利福尼亚Cuyama地区1∶100000地质填图报告用24页的篇幅描述了185个填图单位,体现了简明而规范的编写原则。
报告正文包括地质填图区背景、填图区地质发展历史、各填图单位的岩石描述和参考文献,部分图幅对地质灾害也有详细描述。地质填图背景简要回顾前人在填图区已做过的工作,说明本次填图的主要填图人员和辅助人员、合作单位情况,简要介绍区域地质特征。填图区地质历史,根据野外观察到的角度不整合等地质现象,描述填图区地质演化历史。各填图单位的岩石描述是报告的主体,对地质图上的填图单位,包括正式填图单位和非正式填图单位,按照由新到老的顺序逐一描述。描述内容以颜色、岩性、厚度和形成时代为重点,描述时常常大量引用前人的测年数据和化石证据。如有新测或修测剖面,需要对剖面进行描述。参考文献是报告的重要组成部分,只要涉及填图区的填图成果和研究成果全部列出,并在报告中加以引用。如Kellogg等(2003)完成的加利福尼亚Kern郡和Ventura郡Cuddy河谷地区1∶24000万地质报告目录如下:
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
肩负着为国家提供客观的详尽地球科学信息的重任,USGS走过了130多年曲折而艰难的历程。USGS采用的“地质现象引导地质路线”的地质填图方法是应对复杂多变的地质现象的有效填图方法,但应用于澳大利亚厚层风化壳和加拿大冰雪覆盖区的高精度地球物理填图方法并没有应用到造山带地质填图中,而遥感技术成为造山带基岩区填图的重要技术支撑。尽管地球物理和3S技术在地质填图中的应用不断推陈出新,但是,这些现代高新技术的广泛应用并不能解释美国基岩区高效的地质填图,真正的驱动力是地质填图的长效机制和动态更新机制,已有地质成果的继承与利用、填图工作模式、填图与科学研究的合理定位、简明地质报告和GIS的地质应用才是决定地质填图速度的关键因素。
⑶ 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。
⑷ 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。
⑸ 地质修图和地质填图是怎么区别的
和字面意思一样。
地质填图是要按照各比例尺地质测量规范填图并提交报告。
地质修图,又叫修测,是在原有资料基础之上,根据不同目的(比如对某套岩层、含矿层、岩体等)进行局部的地质测量,以达到工作目的。
⑹ 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
⑺ 地质填图的标绘内容及方法
1.标绘内容
地质填图中,用于填绘和标定地质内容的图件简称为(野外工作)手图。标绘内容应按有关规定要求,做到齐全、准确、规范、统一。一般要求标绘的内容包括观察点及编号、地质界线、岩石花纹、各种构造要素及其产状、矿层(矿化)花纹、岩体接触变质带蚀变花纹、化石及各类样品采集点的位置、符号及编号等。
2.标绘方法
地质点:以直径1.5mm的小圆圈画在定点位置。点号、分层号、产状等内容的具体标绘方法如图9-2所示。如分层过细时,可以将数层合拼成一个大的岩性层,层内岩性花纹以主要岩性代表。
各种构造要素符号按测量的位置标注。各类样品标定应按规定的代号,以相应的符号标注在采集位置上。书写必须规范正确。
图9-2 地质路线标绘示意图
⑻ 加拿大地质填图现状
加拿大早在1974年之前,联邦和省公共地学部门就各自开展了地质填图工作,大约每隔25年,加拿大地质调查局就要更新一次全国地质图,并与省和地区一起汇编各区域最新的地学资料。由于其他优先活动的开展,在20世纪80~90年代地质填图工作受到严重削弱。加拿大一些地区的地质图覆盖程度并没有跟上工业的需求。例如,在加拿大北部一些重要地区现有的l:25万地质图是30年或40年前编制的,野外调查仅对区域基岩的性质和构造作了初步描述,难以提供资源勘查所需要的信息。由于重新认识到地质填图的重要性,1991年GSC发起并领导了“国家地质填图计划”(NATMAP),其目的是通过集中联邦、省(区)、大学以及其他有兴趣团体的力量,编制新一代地质图,以支持加拿大采矿业,填补基础地学数据库的空白,满足社会各方面的需要。国家地质填图计划采取了重点地区、重点资源优先填图的原则。高精度地球物理和卫星遥感,特别是多光谱和高光谱遥感在填图工作中发挥了显著作用。加拿大国家地质填图计划设计和组织都具有鲜明的特点,其成功经验仍值得我们学习和借鉴。
同时,为促进北部地区的经济发展,加拿大自然科学与工程理事会(NSERC)和地球科学分部(ESS)联合发起了新一轮“能源和矿产地质填图计划”(GEM)。GEM分为GEM——能源地质填图和GEM——矿产地质填图两个专项。该计划重点是应用现代地质方法和标准对北极地区进行填图,以确定能源和矿产资源的潜力。
一、国家地质填图计划
从1991年开始,加拿大地质调查局、各省(区)地质调查所、工业部门和大学共同实施加拿大国家地质填图计划。该计划的实施填补了地质填图的空白,满足了社会和工业部门的需要,并探索了野外数字地质填图方法。
为了确保这些原则和其他建议得以实现,加拿大国家地质填图计划由代表所有参与机构的国家协调委员会管理。该组织由加拿大地质调查局和马尼托巴湖省共同领导,由加拿大地质调查局、省地调局、工业界和大学等11个代表组成,以加拿大地质调查局为基础的秘书处负责日常工作,协调委员会负责确立填图计划所需的项目,批准和分配资源以完成这些项目。
1.项目主要目标
国家地质填图计划主要目标包括:①开展野外基岩和第四系地质填图,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,开展地学界与政府部门相互合作,应用数字技术对基岩和第四系进行地质填图、地学图生产和数据库建设;③给学生提供野外训练机会,鼓励学生参与地质填图项目。
2.项目操作程序
加拿大“国家地质填图计划”由国家地质填图联合委员会负责,该委员会由加拿大地质调查局、各省(区)地质调查所、矿产和石油勘探部门、地质技术和工程部门及大学代表组成,通过建立一套完善的合作机制,在立项、计划和操作等方面支持设立多学科地质填图项目。尽管所有项目都是大面积区域地质填图,但不要求用统一比例尺进行地质填图,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。所有项目只提供辅助资金,一般仅为整个项目经费的20%左右,并且这部分经费主要由加拿大地质调查局使用,项目经费80%左右来源于加拿大地质调查局基数、各省区地质调查所基数、其他政府部门、工业部门和大学(表3-1)。
表3-1 1997~1998年度国家地质填图项目经费来源(万元)
3.项目立项标准
(1)项目必须以开展野外地质填图为基础,所取得的最新数据以临时图件形式每年向社会发布。但是,不支持主要地质工作已经完成或由现成数据解释的项目。
(2)项目应该是多学科地质填图项目。基岩或第四系地质填图必须是主要地质工作,但要吸收其他学科参加,如地球物理、工程地质学、地质年代学、水文学、地球化学、地层学、古生物学和构造地质学等,解决在基岩或第四系地质填图过程中所遇到的问题。但是不支持系统的、区域地球物理和地球化学调查项目。
(3)项目应该由一个以上部门承担,并应吸收不同机构和不同学科的研究结果,形成综合性成果。
(4)项目必须提供在校大学生和研究生训练机会。
(5)新数据必须以数字形式采集,并且必须要以数字形式储存与归档。
国家地质填图计划的项目由加拿大地质调查局科学家设计和完善,但所需要的技术和专家将从加拿大地质调查局、省或地区地调局和大学中挑选。此外,国家地质填图计划只为项目提供一些补助,而大部分资金应来自联邦、省或地区调查机构的年财政拨款、自然科学与工程研究委员会的研究基金,以及各省的地学研究基金。
从1991年开始设立国家地质填图项目以来,先后设立了12个项目,项目周期一般为5年,到2005年为止已完成了6个,取得一系列地质成果,满足了社会和矿业部门的需要(表3-2),并探讨了野外数字地质填图方法。
表3-2 国家地质填图计划各项目目标及取得的主要成果
加拿大国家地质填图计划涉及9个省和3个地区,大多数项目分布在加拿大西部,主要开展了野外基岩和第四系地质填图,为大约100万平方千米(占加拿大陆地面积的10%)的区域提供新的地学信息,其成果对加拿大地学领域和自然资源工业产生了深远的影响。2000年为止,这个计划已出版了500多幅地质图和1500多份报告。这些地质图及其潜在的经济意义在工业界会议上已提供给资源勘探部门,并取得了一些直接的成效:如古太平洋边缘项目中的航磁测量导致育空地区铜-金矿的发现;东科迪勒拉项目新填绘的地质图和构造剖面图有力地帮助工业界成功地勘探和开发了新的油气资源,在Triangle带,打了55口新井,最终发现了9.74亿立方米的天然气储量;南部大草原项目在马尼托巴省东南段发现了金、贱金属和金伯利岩(含金刚石)异常,立刻引来了该省历史上最大的圈定矿权地投资:西苏必利尔项目成果提供了安大略红湖带地质单元西延认识,导致金矿勘探投资翻番。
二、能源和矿产地质填图计划
(一)能源和矿产地质填图计划概述
加拿大矿产资源丰富,10个省和3个区都有不同的矿产资源。如安大略和魁北克具有丰富的黄金和其他碱金属,阿尔伯特有丰富的油砂,萨斯卡切温省有铀和钾盐,不列颠哥伦比亚省有丰富的铜、铅、锌,西北区有丰富的金刚石矿等。加拿大北部地区蕴藏丰富的矿产资源,这些资源将成为促进北部地区和整个加拿大经济发展的重要驱动力。但是,在广大的北部地区缺乏基础地质资料,吸引和指导企业投资困难。地质图件对北部三个地区都十分重要,尤其是努勒维特地区和西北地区。
为指导投资决策提供地学信息,促进大学和企业界参加该项目,发现和开发该地区新能源和矿产资源,加拿大通过实施能源和矿产地质填图计划(GEM),以增强地学知识的影响力,刺激企业在矿产和能源勘探和开发的投资。同时还将填补关键地区知识空缺,以增加各省勘探投资。该计划负责单位为加拿大联邦地质调查局和极地大陆架项目(PCSC)。
该计划由NSERC/ESS联合一家或者多家企业资助。政府将在2008~2013年间投资1亿美元,大约75%由联邦政府拨款的项目经费将分配用于北部地区公益地学研究,25%经费分配给各省(区)。加拿大学术研究人员可申请资金,研究能支持能源和矿产地质填图计划科学目标的具体研究领域。此外,项目还将重点培养加拿大下一代地质学家,以缓解当前和未来面临的人才断代问题,继续为加拿大北部地区的繁荣和公民福祉做出贡献。
能源和矿产地质填图计划(GEM)的重点是应用现代地质方法和标准进行北极地区地质填图,以确定能源和矿产资源潜力。
1.GEM的基本要求
(1)项目要求:①项目组由来自一个或多个大学的2~5名研究人员组成;②目标明确,项目成果最多在4年内可实现;③应用综合方法进行研究,充分利用政府、工业界实验室和大学的研究设备和资源;④满足加拿大自然科学与工程理事会遴选项目标准。
(2)合作组织:每个项目至少有一个企业界合作伙伴,合作研究应覆盖项目各阶段,例如,项目申请、定期与参加项目的研究人员和学生进行交流,为项目提供相应经费支持等。项目也可与企业或政府研究实验室、国外的研究组织联合开展。为增强交流和知识共享,项目鼓励借调研究人员、联合培养学生、实验室互访和举办联合工作会议。
(3)预期成果:①形成具有强大潜力的知识/技术,以强化和指导加拿大矿产和能源勘探产业;②增加目标研究区高素质人员的数量;③鼓励基地在加拿大的矿产和能源勘探产业参与科学研究;④使知识/技术和专家得以向定位完好的加拿大产业传送,以使成果应用于保持和增进加拿大的财富,特别是在北部地区。
(4)进展报告:通过项目年度进展报告对项目实现目标的进展加以监督。由NSERC/ESS GEM 评议委员会和工业伙伴对项目的进展提供意见。所有项目都需要提供最终报告。
(5)财务报告:项目承担者必须提供实际开支和预算未来费用的年度说明。后来的拨款数量是有条件的,取决于业已证明的对计划资金的需要,所以后来的拨款不公开,直到完成所有报告。根据所获得的成果和所遇到的问题,项目承担者可以对项目的目标、重大事件或预算提出修正意见。
2.GEM优先研究的地区
NSERC和ESS将自主设置下述特定的优先研究项目。包括北极沉积盆地野外填图、中生代生物地层研究、指示矿物方法、金刚石研究、定量地学数据集成和北部矿产勘探高光谱遥感。
北极沉积盆地野外填图主要是提高加拿大基岩填图方面的能力,支持加拿大北极沉积盆地和油气控制因素的研究,特别是西北极群岛。
中生代生物地层研究将提高加拿大中生代生物地层学方面的能力,支持加拿大北极沉积盆地地质填图。
指示矿物方法研究以提高加拿大勘探效率,为在北加拿大,特别是三个准省通过普通重金属痕量指纹寻找金属矿床提供技术方法。
金刚石研究将提高加拿大在微量元素和地球物理方面的研究能力,为北加拿大,特别是三个准省进行的金刚石勘察提供信息,指导岩石圈整合模型。
定量地学数据集成将提高加拿大开发地质和地球物理数据与岩石性质信息整合方法的能力,为在铀、贱金属和贵重金属矿床的模拟,以及在北加拿大、特别是三个准省的遥感填图中加以应用。
北部高光谱遥感矿产勘察将提高加拿大高光谱成像在评价北加拿大,特别是三个准省矿床潜力中效率和应用方法的能力。
(二)GEM—能源地质填图
GEM—能源地质填图专项主要开展加拿大北部地区新一轮能源勘探,以促进资源开发。通过对控矿因素的地质填图,评价石油、天然气和铀资源潜力,新的地质图件由航空地球物理、野外工作、地震解释、钻探以及石油系统分析等多学科人员完成。数据将被汇编入可公开的数据库中。
EGM—能源地质填图专项由覆盖整个北加拿大的5个项目组成,各项目工作内容及主要研究目标如下。
1.育空与利亚德盆地
育空沉积盆地含有石油和煤,除了利亚德高原以外,育空其他地区都尚未开发。最具开发潜力的盆地位于育空盆地北部,目前只进行了踏勘性填图,只能粗略地了解盆地结构、地质背景和油气潜力。
该项目为期四年,由育空地质调查局、不列颠哥伦比亚地质调查局、西北地区地质研究所以及加拿大大学共同承担。项目将研究育空沉积盆地及盆缘地质演化,提供新的地学知识,以更准确地评估碳氢化合物和煤资源潜力。项目将开展新的地质填图、地层剖面测量、生油岩和油气储层潜力等专题研究,并对地震反射和钻井数据进行分析。项目成果包括一套新的基岩地质图和剖面图。新的地质图件、报告和资源评估将为决策者提供进行土地使用决策的信息。项目还将为企业提供可靠、有助于未来勘探项目的地学信息,提高勘探效率,并将对北部地区脆弱生态系统的影响降到最低。
2.麦肯齐三角洲
该项目将重点研究西北地区的碳氢化合物。最新研究表明麦肯齐三角洲拥有大量尚未发现的碳氢化合物。该项目将完成麦肯齐石油资源潜力评价,更新关键地区基岩地质图,为未来石油和天然气勘探提供新数据。
基岩填图的重点区域是Norman Wells油田周围的麦肯齐平原和富兰克林山脉,该地区最新发现石油和天然气,同时将在反射地震数据基础上完成麦肯齐中部钻井地质编图,并与西北地区地质研究所共同开展地层和碳氢化合物潜力专题研究。
3.西部北极岛屿
该项目将进行Sverdrup盆地新一轮碳氢化合物资源评估。收集碳氢化合物靶区的主要参数,包括空间分布、孔隙度、预期石油或天然气、地质风险因素等。项目还将研究地层圈闭和盐丘圈闭,以填补知识空缺。
项目野外工作内容包括以下四项:收集维多利亚岛和Sverdrup盆地北部基础地质信息,以确定地下资源分布区;在Melville岛与Sabine半岛开展野外工作,重新研究两大盐丘及其周围岩层,进行油苗和油砂采样;在Sabine半岛及其周围近海地区利用现有地震数据开展野外工作,建立盐运动和碳氢化合物运移之间的时间关系;在Ellef Ringnes岛完成新地质图的编制。
4.东部北极岛屿
该项目将综合地质与地球物理资料,为未来石油勘探提供地学框架。项目工作周期4年,工作内容包括航空磁测、重力测量、地球化学分析、海洋反射与折射地震勘探;利用卫星雷达影像判断目标调查区油苗位置;在南Bylot岛进行踏勘,进行孢粉取样与分析,建立地层年代,并进行地球化学分析,确定生油岩层。
5.哈得逊海湾—Foxe盆地
该项目将建立地层-热演化模型,为盆地资源评估提供地学基础。新一轮资源评估为将来勘探提供支撑,并为土地使用决策提供信息。资源评估将确定最具潜力的碳氢化合物分布区带。数据来源包括:以往勘探和填图项目地质与碳氢化合物数据的集成,包括海洋地震数据的重新处理和解释;基础地质框架数据获取,包括海洋地震和野外数据;碳氢化合物系统数据获取,包括生油岩层和热接触变质作用。
(三)GEM—矿产地质填图
加拿大北部因为其偏远和地质调查与研究程度较低而没有进行勘察。在未来5年,GEM—矿产地质填图将通过收集和迅速发布新的地学信息,结合现有数字形式的野外和遥感数据的汇编、传播和矿产潜力分析,提高人们对该区域的认知程度。来自加拿大联邦、准省和省地学家及大学的合作者组成的多学科组织,将该地区贱金属(铜、镍、铁、锌和铅)、贵金属(金、银和铂)、金刚石及稀有金属等金属矿产资源潜力区作为地质填图目标。国家一流实验室将为项目提供地球物理和地球化学信息的支持。
经过咨询,GEM—矿产地质填图专项对填图项目进行了优选,优先开展的填图项目包括边缘区、维多利亚岛及育空煤河地区Selwyn盆地的贱金属;Baker湖-Wager湾走廊(Nunavut)的贵金属;Melville-Rankin走廊、西Slave走廊(NWT)和Alberta-Saskatchewan金刚石;砍伯兰半岛(Baffin岛,Nunavut)、梅尔维尔半岛(Nunavut)、大熊磁化带(NWT)、大岛湖(Manitoba)、Shefferville(魁北克-纽芬兰)的多金属及三个准省的数据汇编和数据库,包括基岩地质、第四系地质、指示矿物和遥感地质填图。
1.边缘区:北科迪勒拉外来地体的矿产潜力
边缘区项目由加拿大地质调查局、育空地质调查局、不列颠哥伦比亚地质调查局与阿拉斯加等单位及大学共同承担。边缘区项目旨在通过勾画其外缘外来地体和与之有关的资源环境的轮廓,提高北科迪勒拉矿产勘探和发现的效率。该项目有两个重点工作内容,一是外来地体本身,包括前增生同生与表生矿床;二是外来地体与北美西部劳伦大陆边缘相互作用形成的三叠纪到古近纪岩浆弧成矿带。
边缘区项目将采用现代地质填图、航空地球物理测量、古生物学和同位素研究,同时注重填图方法的创新与填图空白区。填图目的主要是尽快提供调查结果和综合研究成果,以支持勘探决策和降低勘探风险。该项目工作地区或调查内容包括:Windy-McKinley、McQuesten/N Stevenson山脊、BC北部海岸、Kutcho、外来地体与缝合带、Sutlahine和Kluane地区。
2.煤河地区Selwyn盆地项目
育空东南的煤河地区是Selwyn盆地工作程度较低的地区之一,已有的地质调查仅限于1968年完成的地质填图。该地区具有沉积型铅-锌矿床和与侵入岩有关的锰、钼、金、铀和稀土等矿产。SEDEX和交代型(爱尔兰型)铅-锌矿出现于晚寒武世到晚泥盆世地层中,白垩纪斑岩和矽卡岩成矿条件较好,晚泥盆世到密西西比纪的侵入体相对较差。
该项目由加拿大地质调查局和育空地质调查局有经验的技术人员完成野外工作,工作中应用该地区北部新获得的地球物理成果,大学研究人员进行成矿远景区地质构造和资源潜力的专题研究。2009年夏季,由加拿大地质调查局和育空地质调查局组成的联合地质调查队,通过航空地球物理测量和基岩及第四系地质填图,提高了该地区研究程度。
3.金刚石项目
金刚石项目的主要目标是进行努勒维特的Slave和Churhill省、西北准省和Alberta深部地球探测,以指导区域金刚石勘探工作。
该项目包括以下5方面的工作:分析下地壳(20~40km深度)和地幔(40~150km深度)的热状态、组成和年龄;研究金刚石及其包裹体;通过远震测深对岩石圈地幔构造进行填图;采用深穿透大地电磁测深对岩石圈电性结构进行填图;对冰川搬运的金刚石矿物流进行区域性详细研究。
项目工作重点位于两个主要地区:一是从Rankin Inlet 地区到梅尔维尔半岛的Churchill 金刚石走廊;二是与巴芬岛、维多利亚岛和大熊岛等已确定金刚石远景区相邻的地质体。
新获得的信息将与现有的区域基岩地质知识整合,以建立加拿大北部关键地区的深度-时间结构模型,确定地幔金刚石富集的控制因素。
4.坎伯兰半岛综合地学项目
坎伯兰半岛为资源勘探与开发的重点地区,面积约8000km2,该地区部分岩石年龄和归属不清楚,最近在该地区新确定了金刚石产地及铜、镍、铂族元素和金成矿远景区。前期工作表明,该地区具有火山岩和含铁建造金远景区、变质沉积岩型SEDEX铅-锌远景地区,但需要再次进行评价。
该项目计划在2009~2010年进行8~9周的野外工作,野外营地搭建帐篷,工作中以直升飞机作为交通工具,加拿大努勒维特地质处和加拿大大学为合作伙伴。
项目研究工作包括基岩地质填图、矿产资源评价、第四系和地形填图、冰川历史研究及地球化学和地质年代学研究,以分析地质构造环境和成矿组合特征。
5.三准省基岩地质集成
为了给北加拿大矿产勘探和土地利用提供覆盖全区的基岩地质背景,为野外工作、遥感填图和矿产资源评价提供基础地质资料,三准省数据库与地质图编制项目将综合集成育空、西北准省区和努勒维特陆地和近岸范围的地质数据和知识。
该项目主要对联邦和准省调查局已出版的1∶100000到1∶5000000比例尺的基岩地质图和修编图进行数字化和集成,形成地质数据库。三准省基岩地质集成的主要成果为概念上整合而物理上为分布式的三准省地质数据库。该项目的重要派生产品是覆盖三准省比例尺为1∶500000的基岩地质图,并在可行的情况下定期升级。
6.三准省第四纪地质集成
未固结的第四纪物质覆盖北加拿大的广大地区,它们构成了敏感的北极生态系统的物质基础,是北部基础设施的建筑材料,也是寻找隐伏矿床的线索,但没有系统的地质图显示它们在北加拿大地区的分布。研究末次冰期及其以后沉积的冰碛物及冰水沉积的源区、组成和历史对北加拿大矿产勘探至关重要。
按现代标准的统一的第四纪地质数据库将支持勘探程度较低地区金刚石、金、铂族元素和多金属矿床的勘探,并为土地利用规划提供地学信息。通过育空地质调查局、西北准省和努勒维特地质处的合作,该项目将以地理信息系统的格式对北纬60°以北所有陆地现有的和新增加的第四纪地质图及浮冰指示物进行数字整合。它将与指示矿物数据编制衔接,并对零星分布的第四系覆盖区进行遥感填图。最终成果为覆盖三准省的基岩集成地质图。
7.遥感填图
遥感填图涉及所有可获得的地学数据的编制和解释,以制作野外工作期间可指导地质学家工作的遥感解译图,基于遥感数据的预测图还将用于广大空白区。
遥感解译图将在以下方面帮助地质学家:突出需要重新工作的复杂地区;提供线性、断层、岩墙、线理、冰川之类的构造影像作为填图的基础;标出基岩和其他在野外工作时或确定可能的野外穿越路线时可提供帮助的地物,如湿地、森林火灾空地和基础设施的分布轮廓。
矿产资源评价项目将对北加拿大的矿产资源作出评估,并以GIS格式编制该地区的地学数据,以提供对各种已知矿床类型潜力的预测。
⑼ 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。
⑽ 实测剖面及地质填图
( 一) 实测剖面
矿区实测地质剖面包括: 实测地质剖面 ( 简称实测剖面) 和实测勘探线剖面。其比例尺的确定见表 6-3。
表 6-3 实测剖面比例尺确定
1. 实测剖面目的
为了研究矿区地层、岩体、构造及矿体的基本特征,划分填图单元,统一技术要求。矿区填图前至少应实测 1 ~2 条完整的剖面。
剖面位置的选择,剖面位置应选择在地质体相对出露齐全、基岩露头较好、构造较清楚或较简单、岩石变质或蚀变较浅、矿层 ( 体) 与围岩关系清楚的地段,剖面线方向应尽量垂直于地质体走向。
2. 测制方法
在剖面的起点处打入写有 A0 ( A 剖面) 编号的木桩,后测手持测绳的端点站于 A0处,前测手持测绳向剖面前进方向推进,在地形明显变化处或与 A0 点有一定距离处设置导线点 1,打入编号为 1 的木桩或用油漆在基岩上写上编号 1。前测手用测绳丈量该导线斜长,前、后测手分别用罗盘测量导线方位和坡度 ( 均要求误差≤3°内取平均值) ,并将上述测量数据记录于剖面记录表中 ( 表 6-4) 。以此类推,测制 A0 ~1,1 ~2、2 ~3 导线的斜长、方向、坡度 ( 坡度角记录时,上坡为正、下坡为负) 绘出剖面导线平面位置图。在导线布置的同时,要求作剖面导线平面图和自然剖面图地形线。
表 6-4 实测地质面记录表
3. 实测剖面图的内容
( 1) 实测剖面图的图面内容
实测剖面图上应有图名、图例、比例尺、剖面起点坐标、方位、垂直标尺、水平标尺、剖面图、平面图及责任签等 ( 见图 6-12) 。作图时,剖面图的西、北西、南西、南端应放置在剖面图的左边,而东、北东、南东、北端放在剖面图的右边。剖面图自左至右总体方位应小于 180°。如果有物化探工作,其曲线图可视情况放在实测剖面图的上方或单独成图。
( 2) 实测剖面图上的主要内容
剖面起点坐标、方位、垂直标尺、水平标尺、导线号、地层界线、地层代号、岩浆岩代号、岩性、矿体、蚀变带、断层、采样点及标本、样品编号、探矿工程、地质产状、各地质内容编号及代号、重要地物等 ( 如图 6-12 所示) 。如有放大素描图应在剖面上方绘制并用箭头指示位置。
( 3) 导线平面图上的主要内容
方位、导线 ( 长度以平距计) 和导线号、地层界线、地层代号、岩浆岩代号、矿体、蚀变带、断层、采样点、探矿工程、地质产状、各地质内容编号及代号、重要地物等( 如图 6-13 所示) 。
4. 实测勘探线剖面
( 1) 矿区勘探线剖面布设
图 6-12 实测剖面图
图 6-13 实测地质剖面图
布设矿区勘探线剖面时,应照顾到矿区各地段或相邻矿区,勘探线剖面应尽可能垂直矿体 ( 带) 走向,等间距布设,也可根据实际情况布设为放射状或网格状,主要控制矿体的探矿工程应沿勘探线布置。
( 2) 勘探线地形剖面测制
勘探线地形剖面用仪器法测制。对剖面上的探矿工程 ( 槽、井、坑、钻) 位置和各种主要地质界线 ( 如矿体顶底板界线、重要断层线等) 必须用仪器定位。勘探线的端点要埋设水泥桩,水泥桩要编号并测量位置坐标 ( X、Y、Z) 。
( 3) 勘探线剖面的内容
勘探线剖面要反映探矿工程的种类、数量、位置间距及相关关系,样品分布与品位,从而反映矿区勘查工程对矿体的控制程度、矿体形态、产状及变化特征,矿体圈定的合理性及各类资源储量分布的合理性。
( 二) 地质填图
1. 目的任务
1) 1∶ 10000 ~ 1∶ 25000 地质填图 ( 以下简称填图) 的目的任务是: 了解测区地质构造背景和成矿地质条件及区域成矿规律,扩大矿床 ( 区) 远景。
2) 1∶ 5000 ~ 1∶ 1000 填图的目的任务是: 全面而详细研究矿床 ( 区) 地层、岩石、构造特征; 查明矿体分布形态、规模、产状、矿石质量、矿石类型及其空间分布; 了解矿体与围岩的关系及围岩蚀变等。为探矿工程布置、储量计算提供矿区基础地质资料。
2. 准备工作
1) 设计编写阶段的准备工作。①充分利用前人工作成果: 收集工作区内或较大范围内有关前人工作的成果资料,并进行认真研究、分析,应收集的资料主要包括测区内沉积岩、岩浆岩、变质岩方面的资料,如地层、岩石类型特征等。如果有包括测区的小比例尺( 1∶ 50000 ~1∶ 250000) 地质图也应收集; 测区内发现的矿产种类、赋存层位、矿体规模、矿物成分、矿石类型、品位等; 测区内褶皱、断裂的分布、形态特征、规模、性质、产状以及对岩 ( 矿) 层的破坏和影响程度的资料; 测区地形图 ( 应与填图比例尺相同或更大的比例尺) 、测量控制点等资料。如果收集不到与矿区填图比例尺相当的地形图,可以用较小比例尺地形图放大后使用或新测地形草图; 测区内物化探、重砂、航遥解释等资料。②确定填图比例尺: 依据矿区的勘查程度及范围大小、地质复杂程度、矿体形态复杂程度等因素,确定矿区填图比例尺。③确定填图范围: 1∶ 10000 ~ 1∶ 25000 填图范围,一般在矿区外围有与已知矿床有地质联系的地质体及矿 ( 化) 点,找矿标志明显地段,各种找矿手段 ( 包括地质、物化探、重砂等) 发现或圈定的综合异常地段。1∶ 1000 ~1∶ 5000 填图范围,通常为矿区或矿段 ( 局限于矿体和近矿围岩分布地段) ,探矿工程集中布置的地段应位于填图范围的中部。
2) 填图准备工作。①准备矿区地形图: 矿区地形图可收集或由专业人员实测,地形图的精度应符合矿区设计要求,比例尺应大于或等于填图比例尺。②踏勘: 针对拟定的工作重点和需要解决的问题,矿区技术负责人应组织地质、水文、物探、化探、测量等工作人员,对测区进行踏勘和实测剖面,并在综合研究的基础上,统一填图单元、统一野外岩矿石命名、统一填图方法和要求、统一图式图例。③人员组成: 填图组一般由 2 ~3 人组成,组长应由工程师以上人员担任。
3. 填图方法与技术要求
1) 观察路线布置。填图工作应遵循从已知到未知的原则。首先将实测剖面及确定的填图单元界线、断层线、侵入体界线和矿层顶底板界产状等的位置,绘到手图上,再从实测地质剖面两侧逐渐展开。
2) 穿越法填图。以手图上实测剖面线为起点,按照填图精度要求的观察路线距离,垂直 ( 或大致垂直) 岩层走向布置观察路线。观察路线要根据填图精度和基岩出露情况考虑点距和线距,见图 6-14。
3) 追索法填图。选择标志层、含矿层或矿体、蚀变带、主要断层 ( 或断裂带) 等,采用沿走向追索填图。观察路线一般采用 “之”字形迂回布置,以控制其顶底界线和了解其变化情况,见图 6-15。
4. 地质点布置
1) 地质点主要分为基本点、加密点、岩性或产状点三类。①基本点: 为控制测区地质界线和基本构造形态布置的观察点。基本点应布置在测区填图单元的地质界线、含矿层或矿体、蚀变带界线、岩体界线、断层面及褶皱轴等位置上。基本点要求作详细的文字记录 ( 必要时作放大素描图) 。②加密点: 为进一步控制地质界线和构造形态的变化,在满足基本点密度要求的前提下,在基本点之间沿地质界线加密布置的观察点。加密点只作简要的文字记录。③岩性或产状点: 为控制和了解地质界线之间岩层产状变化及岩性特征,满足基本点密度和数量要求而布置的观察点,岩性或产状点只需记录岩层产状和岩性特征。
图 6-14 穿越法填图
图 6-15 追索法填图
2) 地质点密度及数量。地质点布置的密度及数量应根据填图比例尺大小、构造复杂程度、基岩出露情况、自然地理条件等因素确定,见表 6-5。基本点数与加密点数之和,应大于地质点总数的 70% ; 简测的地质点密度及数量为正测的 70% ,草测为 50% 。
表 6-5 地质点密度及数量 ( 正测精度) 表
注: 地质界限上的点距根据实际情况而定,要求保证对重要地质界线的有效控制。
3) 地质点定位。①现场标注点位: 将写有地质点编号的木桩 ( 竹桩) 打入地质点处的基岩裂缝中,或者用红油漆在基岩上划 “⊙”以示点位,并在 “⊙”旁边写上地质点号。若需要仪器定测的地质点,应在地质点附近挂上小红布条,以方便找点。②测量坐标: 所有地质点都应用手持 GPS,结合地形图定位,将点位标注在手图上,用直径 2mm的实心圆点 ( ●) 和空心小圈 ( ○) 分别表示实测和推测的地质点,并标注点号。③精确定位: 对精度要求很高的重要地质点,需用经纬仪进行精确定位。一般的做法是填图人员在现场经观察确定地质点,用 GPS 测量点位坐标后,将这类地质点及坐标通知矿区专业测量人员进行精确测量定位。
4) 地质点记录。在地质点测量到的坐标数据及观察到的地质现象都要记录在地质点记录表中 ( 表6-6) 。如果采用照相、录音等形式记录地质现象时,应按表6-7 的要求,填写音像记录表。
表 6-6 地质观察点记录表
5. 地质描述
每个地质点所具有的地质意义不完全相同,在描述地质现象时,应有重点,切忌千篇一律或平淡叙述。内容主要有: 岩石组合特征、岩石名称、岩石特征 ( 颜色、风化特征、矿物成分、结构、构造等) 等; 古生物及遗迹化石; 蚀变及矿化现象; 矿脉 ( 层) 、岩脉的岩矿石名称、岩矿石特征、产状、厚度以及穿插关系; 地质体及地质构造 ( 褶皱、断裂、破碎带等) 的产状、性质、接触关系、垂直及水平方向上的变化; 地貌及水文地质等。
6. 地质界线勾绘
地质界线勾绘是指将控制同一地质界线上的相邻两个地质点相连接。地质界线勾绘应在野外实地进行,勾绘时,应充分考虑两点间距离的远近、产状及变化、有无断层切割及地形变化 ( 按 “V”字形法则勾绘) 等因素。实测的地质界线用实线表示,推测界线用虚线表示。
7. 地质填图工作总结的内容
1) 概况: 目的任务、交通位置及自然地理、以往地质工作评述 ( 主要成果及存在问题) 、完成实物工作量;
2) 工作方法及质量评述;
3) 矿区地质: 地层、构造、变质岩、岩浆岩、矿床;
4) 结语: 主要成果、存在问题以及下一步工作意见。
( 三) 数字化填图 ( RGMAPGIS)
数字化填图是指地质图的完全人工工作过程,跨越式转变为野外现场地质调查与填图信息数字化过程。国土资源部,中国地质调查局从 1999 年开始了系列与配套的 “计算机辅助区域地质调查系统”项目研究,经过几年的探索,终于找到了地质调查与填图野外数据收集的技术核心,创建了我国 PRB ( POINT———地质点,ROUTING———分段路线,BOUNDARY———点和点间界线) 数字填图基本理论与技术方法,建立了 PRB 过程及其形影的数据模型,实现了野外路线观察过程精确的定量化描述。以 PRB 数字填图的技术理论与方法为基础,集 GPS、GIS、RS 技术与手持计算机为一体的野外数据采集器为主体的新五件 ( 手持计算机、GPS、数码相机、数码录音笔、数码摄像机) ,向世人展示了 21 世纪我国数字化地质队员的新形象。经国家一级科技和专家评审的结果标明,已处于国内外领先水平。它使野外数据采集的空间定位及数据采集方法发生了革命性变化,填补我国地质调查主流程信息现场数字采集技术的空白。
1. 系统组成
固体矿产勘查地质调查野外数据采集系统从工作环境来分,可分为野外与室内,因而从硬件 ( 手持计算机、GPS、数码相机、数码录音笔、数码摄像机) 到软件 ( ME-MAP———掌上机系统、MEMAPGIS———桌面系统) 的环境都有很大的区别; 从数据采集方式来看,可分为固体矿产勘查中地质填图、探矿工程和采样的原始地质编录工作的内容;从数据采集类型来看,可分为空间数据与属性数据。从数据获取方式来看,又可分为 GPS自动获取坐标和人工实时通过键盘、电子手写笔、电子词典录入。基于 PRB 数字填图技术的固体矿产勘查地质调查野外数据采集系统将构架以下子系统。
2. 系统间关系
各系统之间的关系可用图 6-16 来表述。
3. 数字填图系统 ( 矿区大比例尺地质填图)
该系统直接采用数字区域地质调查系统,由于该系统应用范围与比例尺无关 ( × ×1∶ 10000万矿区填图实验已证明) ,故可用于矿区填图。其特点有: ①数字区域地质调查系统由野外数据采集系统 ( RGMAP) 、数字区域地质调查数据综合处理系统 ( RGMAP-GIS) 、数字剖面野外数据采集系统 ( RGSECTION) 、数字剖面数据综合处理系统 ( RG-SECTIONGIS) 、岩石花纹库创建系统 ( SIGN) 组成。可以满足矿区地质调查填图全过程的需要。②RGMAP 野外数据采集系统底层具有在不同 PPC [( 掌上 ( 口袋) 机,运行于 WINDOWS MOBILE ]、HPC [掌上 ( 手持) 机,运行于 WINDOWS CE ] 和平板电脑上运行具有运行效率高、稳定等特点; 提供丰富的图示图例库,满足地质专业的图示需求。③具有先进的数据组织和压缩技术,极大的满足实际工作的需要。④可采全采准野外数据。⑤野外数据采集系统从野外数据采集拓展到整个数字填图过程,系统功能从数据处理拓展到数字填图过程定量质量评价。⑥完善和丰富了数字地质填图中的 PRB 数据操作。⑦可对地球化学采样数据、自然重砂数据、矿点检查数据采集组织与管理。
4. 数字填图
1) 启动 程序和 环 境配 置。 首 次 启 动 时, 对 系统 使 用的 字 库 ( CLIB ) 、 符 号 库( SLIB) 、工作目录进行配置。工作数据的盘符指向创建的 RGMAPPING 目录,系统路径指向 MeBasedata。
图 6-16 数字固体矿产调查野外数据采集系统建模图
2) 创建 PRB 图幅库。对新的工作图幅,必须创建 PRB 图幅库。根据填图要求选择比例尺。
3) 设计路线。野外手图组织,野外手图数据转换 CF 卡,野外数据采集系统数据导入野外手图。
4) 室内 PRB 路线数据录入。路线号、地质点号、地质数据、分段路线、点和点间界线、产状、照片、采样数据等输入。
5) PRB 数据整理、PRB 数据输出。
5. 数字剖面
1) 启动 程序和 环 境配 置。 首 次 启 动 时, 对 系统 使 用的 字 库 ( CLIB ) 、 符 号 库( SLIB) 、工作目录进行配置。设置工作数据的盘符指向创建的 RGMAPPING 目录。置系统路径指向 MeBasedata。
2) 创建新剖面。选择新的工作比例尺图幅,新建剖面号,进入剖面编辑状态。
3) 录入数据。在桌面录入新的剖面数据,输入导线数据、分层数据、分层描述、产状、采样、素描数据、地质点等。
3) 数据输出。录入数据的阅读、编辑、修改、输出。