國外工程地質研究現狀
『壹』 我國工程地質的研究現狀
我國的工程地質學經過近50年的發展,今天已成為一門研究內涵豐富、理論體系嚴謹,具有中國特色的綜合性學科,並且是國際工程地質界的重要一員。
縱覽中國工程地質學的研究領域,是相當廣闊的。主要的有以下幾方面:
一、岩體工程特性研究和岩體工程地質力學的創立
大量的岩體工程實踐遇到的是地基、邊坡和地下工程圍岩的變形破壞問題,促使工程地質學家與岩石力學家、土木工程師們關注對岩體介質特性的研究,認識到岩體與岩石是既有著本質區別又相互聯系的介質。著名工程地質學家谷德振和他的同事們在一系列岩體工程勘察中,發現岩體的力學性質和行為主要受控於軟弱結構面的展布,包括層面、斷裂面、節理、片理等,使岩體成為非連續、非均質、各向異性的介質。他們首先從地質建造著手,劃分工程地質岩組,運用地質力學理論方法,研究結構面的形成機制和空間分布規律,進而研究岩體結構特性,劃分岩體結構類型。再按不同結構類型和工程建築要求進行岩體力學試驗及測試,最後再根據岩體結構特徵和力學屬性,建立力學模型作數學模擬和穩定性分析。將工程地質學與地質力學、岩石力學有機地結合起來,創立了岩體工程地質力學。它的理論體系、研究思路和方法,在國際上獨樹一幟。
20世紀80年代中期以來,在中國科學院地質研究所設立了工程地質力學開放研究實驗室,吸收國內學者共同協作,開展工程地質前沿課題和生產上需要解決的問題的研究工作,每次學術委員會上都要討論工程地質學發展的趨勢和應制定的科研方向。無形中成為我國工程地質學的研究中心,推動著我國工程地質學的不斷發展。
二、區域工程地質和區域地殼穩定性研究
我國地域遼闊,受地質和自然地理條件制約,區域工程地質條件復雜。因此,區域工程地質研究對國土資源開發利用,工程規劃布置以及地質環境保護等意義重大。早在20世紀50年代末,老一輩工程地質學家劉國昌、張咸恭、姜達權等就開展了此項研究工作,出版專著和編制全國工程地質分區圖。幾十年來,各大河流域、部分省區和西南、西北山區都開展了較系統的區域工程地質和環境地質研究,積累了豐富的資料。經過數年的努力,於1990年首次出版了由任國林主編的1∶400萬《中國工程地質圖及說明書》,並附有全國工程地質分區圖;1992年出版了由段永侯主編1∶600萬《中國環境地質圖系》,圖系以工程地質內容為主。標志著我國區域工程地質環境研究取得了豐碩的成果。
「區域地殼穩定性」的術語是由原蘇聯工程地質學家最早提出的,但未作說明和專門研究。在20世紀50年代末,我國學者谷德振和劉國昌倡導此項研究工作。它的涵意是指岩石圈內正在進行的地質、地球物理作用對地殼表層及工程建築安全的影響,即地殼現代活動對工程安全的影響程度。其研究思路是以地質力學理論為指導,強調以地質構造研究為基礎,以斷裂活動性、現代地應力場和地震活動性為主要研究內容,最終進行區域穩定性分級,分區和評價。在該研究領域,胡海濤等依據李四光的「安全島」思想,指導重大工程場址的選擇,取得了重要成果。例如,二灘水電站和大亞灣核電站的成功選址即是。區域地殼穩定性研究對我國工程地質勘察來說,具有特殊的意義,這也是具有中國特色,且在國際上處於領先地位的研究領域。
三、環境工程地質和地質災害的研究
環境工程地質是現代工程地質學的一個分支,是研究由於人類工程—經濟活動所引起的區域性和危害人類及工程安全的工程地質作用。這些有害的工程地質作用是誘發地震、地面沉降、地面塌陷、土地荒漠化、滑坡、泥石流等,它們常導致地質災害。環境工程地質就是研究這些作用(或問題)產生的機制和條件,進行預測和防治,其目的為了合理利用和保護地質環境。我國正式研究環境工程地質始自20世紀60年代的新豐江水庫誘發地震和上海的地面沉降。80年代初以來,共召開了四次全國性的環境工程地質學術討論會,涉及的內容豐富多采。有些研究成果在國際上處於先進地位。例如,上海地面沉降的防治,區域性滑坡預測模型。1995年出版了第一本由劉傳正著的《環境工程地質學導論》,全面論述了環境工程地質理論體系,基本研究內容以及各類環境工程地質作用研究的內容和方法,展示了環境工程地質的前景。
與環境工程地質相關的地質災害的研究,也主要由工程地質界承擔的。近十多年來,對危及人類和工程安全的各種地質災害,都進行了廣泛而深入的研究。在1989年1月召開的全國地質災害防治工作會議期間,成立了主要由工程地質學家參加的全國地質災害研究會,次年又創辦了《中國地質災害及防治學報》,對地質災害的研究起了促進作用,對地質災害的分類,形成機制、分布規律,預測方法及防治對策與措施等研究成果,及時在學報上開展交流。90年代還編制了中國地質災害類型圖,出版了段永侯等的專著《中國地質災害》。眾多的研究成果及著作,還有具體防治工程的成功,確立了我國在這一領域的國際地位。
四、特殊土結構和工程特性的研究
藉助於測試技術的現代化,我國在特殊土的微觀結構及其工程特性的研究方面也有了長足的發展。所謂特殊土,指的是成分和結構特殊,其工程(地質)性質也特殊的土類。我國幾乎所有的特殊土皆有分布,諸如淤泥土、黃土類土、膨脹土、鹽漬土、紅粘土,多年凍土等,它們的分布都具地域性,因此也可稱之為區域性土。由於特殊的不良工程性質,對當地工程建設以及生命財產的安全意義重大,因而促使學者們開展了這方面的研究。這里需要特別指出的是,張宗祜、高國瑞、黃熙齡、孔德坊、李生林等學者長期以來對黃土類土、膨脹土和淤泥類土所進行的卓有成效的研究成果,有關它們的微結構特徵和分類、物質成分、工程特性及指標,建築穩定性評價以及處理措施等,都進行了深入的研究。
五、工程地質勘察的理論和技術方法
工程地質學為工程建設服務是通過勘察工作來實現的。工程建築與其所在的地質環境之間存在著相互作用和相互制約的矛盾關系,要通過工程地質勘察才能搞清楚。50年來,難以計數的大大小小各類工程建築通過勘察,積累了十分豐富的經驗和教訓。總地說,我國的工程地質勘察經歷了三個歷史階段:第一階段是1966年以前,勘察工作體制由全盤學習蘇聯到自主獨立發展,勘察工作嚴格按規范要求進行,為國家基本建設的一批重大工程項目提供了地質依據。當時在工程選址和場地評價中,著重於工程地質條件的闡明和定性評價為主。第二階段是1966年到1978年,「文革」期間工程地質勘察受到嚴重干擾而很不正常,破壞了基本建設程序,一些大工程搞了邊勘察、邊設計、邊施工的「三邊」方針,盲目簡化勘察程序,有的重大工程實際上搞了一次性勘察,造成嚴重損失。如葛洲壩水利樞紐、焦枝鐵路、第二汽車製造廠等工程即是。第三階段1978年以來,以經濟建設為中心的改革開放年代,形成了較完整的工程地質勘察體制,制定新的勘察規范,與國際接軌,勘察質量大大提高。在土木工程中又引進歐美國家的岩土工程技術體制,兩種技術體制並存。一些重大工程採取國際招標方式,以引進國外先進的勘察技術和資金。工程地質勘察工作進入了一個新的歷史階段。
經過數十年實踐和理論研究,逐漸形成和完善了我國工程地質勘察的理論體系,即「以工程地質條件的研究為基礎,以工程地質問題的分析為核心,以工程地質勘察技術方法為手段,以工程地質評價決策為目的。」這一理論體系在由張咸恭、王思敬和張倬元主編的《中國工程地質學》中得到了充分體現。可以無愧地說,我國的工程地質勘察事業在上述勘察理論體系的指引下取得了巨大成就,令世人囑目。例如,三峽、小浪底、二灘、劉家峽、龍羊峽等一批巨型水利樞紐和水電站工程;大亞灣、秦山核電站;寶成、蘭新、成昆、南昆、大秦、京九等鐵路干線;還有許多新興的城市、礦山等等。所取得的優質勘察成果,保證了工程的順利設計、施工和運行,也得到了國際同行們的贊許。在勘察基礎上,形成了「水利水電工程地質」、「鐵路工程地質」、「礦山工程地質」和「城市及房屋建築工程地質」等專門工程地質系列。
當前,新技術方法在工程地質勘探中被推廣應用,已取得了較好效果。例如,遙感圖像(航衛片)在工程地質測繪填圖中的應用;大口徑鑽進和小口徑金剛石鑽進在水電工程地質勘探中的採用,砂卵石層鑽探與取樣新技術,套鑽和岩芯定向鑽進技術;聲波探測、地質雷達、地球物理層析成像技術(CT)、鑽孔彩色電視錄像及圖像處理系統等物探技術的使用;計算機技術在工程地質勘察中普遍採用,各種專用軟體的開發等。
50年來我國的工程地質教育一直興旺不衰。至今全國有十餘所高等學校設置有培養工程地質專業人才的院系,為國家培養輸送了大批研究生和本科生。此外,在中國科學院地質研究所等多所科研機構專門培養工程地質專業研究生。形成了一支宏大的工程地質專業隊伍。在教學實踐中,編寫出了各具特色的系列工程地質專業教材。高校和科研院所還承擔了一些重大的生產和科研課題,既完成了生產、科研任務,又培養了優秀專業人才。
中國工程地質界與國際工程地質協會的聯系密切,在20世紀80年代初不少同行加入了國際工程地質協會,建立中國國家小組,隨工程地質專業委員會一起活動。中國工程地質界積極參加國際工程地質協會組織的學術活動。自1983年起我國組團參加了歷屆國際工程地質大會,所提交的論文數都位居前列。現任國際工程地質與環境協會主席,是我國工程院院士王思敬教授,他是1998年在荷蘭阿姆斯特丹舉行的第8屆國際工程地質大會上被推選擔任此職的,這是中國工程地質界的驕傲!
『貳』 國外研究現狀與進展
礦區土地資源綜合利用的核心是生產組織和礦山土地復墾與生態重建。最早開始礦區生態環境恢復治理工作的是德國和美國。20世紀60年代,許多工業發達國家加速礦區環境保護法規的制訂和恢復治理工程實踐活動,自覺地進入了科學恢復的時代。進入70年代,礦區的環境恢復治理技術以采礦、地質為主體,集環境、農學、林學等多學科為一體,發展成為一門牽動著多行業、多部門的系統工程[10]。80年代以後礦區生態環境治理工作呈現蓬勃發展的態勢[11~23]。
國外許多國家對土地復墾十分重視,如德國、美國、加拿大、俄羅斯、澳大利亞等都十分重視礦山復墾工作,礦山土地復墾率已達80%。20世紀90年代以來,重建礦區生態環境,實現可持續發展,得到世界各國的重視,土地復墾不僅是將損壞和壓占的土地恢復到可利用狀態,而且要重建良好的礦區環境,使新的景觀在許多方面相似,甚至優於開采前的狀況。由於各國的自然條件不同、經濟狀況不同、土地狀況不同,故各國都有自己的礦區土地資源綜合利用與復墾特色。
德國系統地對土地進行復墾始於20世紀20年代[24,25],從最初的植樹、造林到多功能復墾區域的建立,目標從以林業、農業復墾為主,轉向建立休閑用地、重構生物循環體和保護物種上,即所謂的混合型土地復墾模式:農林用地、水域及許多微生態循環體協調,統一地設立在一起,從而為人和動物、植物提供較大的生存空間。整個活動經歷了由簡單到綜合,由幼稚到成熟的過程,為合理規劃土地用途,建立新景觀提供了機會,進而滿足了生活水平逐步提高的人們對娛樂休閑場所的需求[26]。對土地復墾與生態重建規劃控制體系,一是褐煤規劃;二是企業規劃。褐煤規劃以聯邦空間規劃和州規劃的目標作為基本目標,對景觀重建作出了明確的規劃和規定[24]。
美國礦區復墾的管理工作主要由內政部牽頭,由內政部露天采礦與復墾辦公室負責實施[26],礦業局、土地局和環境保護署等部門協助對與本部門有關的土地復墾工作進行管理,各州資源部負責轄區內礦區的復墾工作。美國的土地復墾將生態環境恢復、重造自然景觀、改善公共環境,作為第一要任。美國復墾標准和要求苛刻,對露天采礦來講,涉及從環境保護、自然景觀恢復到消除對土地生態和周邊環境的污染;土地復墾標准涉及礦山廢棄物處理,采礦土地恢復等諸多方面內容。
在澳大利亞,礦業公司申請采礦許可證時須與土地所有者達成土地復墾協議,並得到當地政府的許可;在開采過程中,礦業公司應對開采結束的礦區范圍內進行科學的地形整理和表土覆蓋,然後可將整理好的礦區用經濟協議的形式轉交給復墾公司;為確保礦區復墾的順利實施,澳大利亞對礦區復墾實施抵押金制度。
通過多年的努力,發達國家的礦區復墾率已經達到50%以上,有的達到了75%以上[27]。閉礦之後的礦山廢棄地要恢復本地植被群落,因為這樣的群落所需要的後期維持費用最少,並為後續的土地利用提供了較大的彈性空間。在制訂完成標准時,管理機構傾向於採用植被構成、豐度、密度和覆蓋率等指標,同時他們希望生態系統恢復功能,是可持續的,需要最小的維持費用。Bell認為礦山土地復墾的目標,一是保證礦山廢棄地的穩定,保證其不會被風和水所侵蝕;二是將土地恢復到可利用的狀態。Tacey等認為,成功的復墾地是一個穩定的生產性生態系統,有著與周圍環境相似的可維持的生物物理過程[28]。例如,新南威爾士州Bridge Hill Ridge以前的砂礦區,經過復墾後,與周圍環境融為一體,現已歸入Myall Lakes國家公園[27]。澳大利亞的土地復墾一般要經歷以下階段:初期規劃、審批通過、清理植被、土壤轉移、存放和替代、生物鏈重組、養護恢復、檢查驗收。執行復墾保證金制度,並且基於鼓勵和推廣的目的,它會要求復墾工作做得最好的幾家礦業公司只繳納25%的復墾保證金,而其他的公司則必須繳納100%的保證金。
加拿大通過了《加拿大環境保護法案》(簡稱CEPA,1999)和《加拿大環境評估法案》(簡稱CEAA),以法律的形式系統、全面地對加拿大礦區環境評估和環境保護進行了約束。
俄羅斯土地復墾界認為,土地復墾是在受工業影響的土地上,採取旨在有計劃的創建和加速形成具有高生產力、高經濟價值、最佳人工景觀的采礦、生物、工程、土壤改良及生態學綜合技術措施來恢復土地。整個土地復墾過程分成工程技術復墾和生物復墾兩個基本階段。農業復墾和林業復墾在俄羅斯是最普遍的,由於林業復墾對土壤恢復的要求不很嚴格,投資較小而得到廣泛採用[29]。
礦產開采對土地資源的破壞性影響早就被人們所認識。關於開采沉陷對土地破壞的研究一直受到廣泛關注,研究主要是對破壞特徵的描述和沉陷預測預防上。Damody,Quither,Ham,Sel-man等對此作過有關研究,認為開采沉陷對土地的影響主要包括土壤侵蝕、地表排水系統的破壞、積水、農作物減產等[30~32]。
國外將生態理論用於土地復墾的研究開展較早。1992年國際復墾會議論文綱要中,「成功復墾的生態學評價」(ecological eval-uation of reclamation success)被列為其中一項;1998年國際復墾會議論文綱要中,「恢復理想景觀的土地復墾」被列為其中一項。
Richard J.Hobbs在澳大利亞進行的生態恢復試驗表明,景觀破碎化和棲息地的改變引起了許多大規模的土地退化和生物多樣性減少。復墾關鍵在於保存大斑塊和連通性,為取得它們,應進行植被恢復[33]。
Petr.Sklenika等認為,煤礦區景觀重建是一種特殊類型的景觀規劃,應以景觀異質性作為景觀重建規劃設計標准,對景觀結構進行量化,其目標就是使煤礦區重建景觀與周圍地區生態價值相協調[34]。
A.Lausch等通過對土地利用監測認為,礦區開采對景觀形成擾動,改變景觀格局。一般隨著開采活動的進展,原有景觀數量呈下降趨勢,開采活動停止後穩定,同時沉陷景觀由小到大,受復墾活動影響又由大變小,林地、水面等其他景觀不同程度增加,景觀多樣性提高,斑塊破碎度增加[35]。
土地空間安全格局是生態規劃的組成部分,由生態規劃發展而出現並得到進一步深化。20世紀初,生態學開始呈現與規劃、系統工程等學科的全方位融合趨勢。以Geddes,Park和Wirth等人為首的學者利用生態學原理在城鄉建設中的應用研究,奠定了生態規劃的基礎[36]。
20世紀60年代後,以《增長的極限》、《寂靜的春天》等著作為代表,國際上掀起了基於生態基礎的人類理想棲息環境研究的熱潮,生態學與規劃學融合日趨加快。1969年,McHarg的《設計遵循自然》就是這方面的力作[37],成功地提出了區域規劃的生態學研究框架,其因子疊合的生態規劃大法被稱之為McHarg法,並得到廣泛的應用;克羅(D.S.Crowe)提出了景觀規劃概念,Om進一步提出了生態系統模式[38~40],把生態功能與相應的土地利用模式聯系起來,提出了規劃結合生態思想的概念與方法;1982年由McHarg發表的《自然設計》進一步闡述了McHarg的生態規劃思想,探討了在生態平衡基礎上如何建立自然與人和諧關系的方法[41]。
20世紀90年代,生態規劃得到廣泛應用,在理論和實踐方面都有諸多新的成果。《綠色城市》等著作均較系統地探討了城市的可持續發展方針和生態化途徑;1993年英國城鄉規劃協會中的可持續發展研究組發表《可持續的環境計劃》,提出將自然資源、能源、污染和廢棄物等環境要素管理納入各層次的空間發展規劃;1996年的聯合國人居大會上制定的人居環境議程也用城市生態學觀點表述了城市可持續發展的目的。「將社會經濟發展和環境保護相融合,在生態系統承載能力內去改變生產和消費方式、發展政策和生態格局,減少環境壓力,促進有效的和持續的自然資源利用。為所有居民提供健康、安全、殷實的生活環境,減少人居環境的生態痕跡,使其與自然和文化遺產相和諧,同時對國家的可持續發展目標作出貢獻[42~45]。以福爾曼為首的部分「自然保護學派」強調人地和諧的未來景觀研究[46,47],提出了集聚間離析和生態網路體系觀點。
目前,自然生態服務價值的經濟學量化也引起人們的重視,以Costanza[48]等人為代表的學者將經濟因素引入景觀生態學模型,使景觀生態學與區域生態—經濟系統的管理與規劃相結合。提出「區域生態經濟系統(regional ecological systems)」觀點,在管理和規劃模型的設計上強調公眾、特別是持股人的參與,以及變化過程的不可預測性。
景觀指數為景觀研究人員的景觀結構研究提供了重要量化方法。McGarigal是景觀指數的倡導者,也是FRAGSTATS軟體包的設計者之一,對一些研究實例的部分景觀指數的可靠性和閾值進行了評價,並強調尺度在景觀指數解釋中的作用。(O』Niel)等人分別對景觀指數在不同景觀生態學案例研究中的作用進行了評價[49]。
『叄』 國內外研究現狀
國際油氣與固體礦產資源領域最重要的發展趨勢就是全球資源一體化、市場一體化。因此,在能源戰略甚至是國家發展戰略中,必須把開發利用海外資源作為核心內容,建立相應的信息庫、決策方法庫和動態分析模型。
很多發達國家、石油跨國公司和國際組織,以及一些有影響力的研究機構,很早就已經認識到建立全球資源開發利用的資料庫和決策支持系統的重要性。比如埃克森公司、道達爾公司和殼牌公司都具有這些資料庫和風險管理系統。其中,埃克森公司的全球油氣系統最為著名。這些資料庫和評價技術在公司范圍內,是核心技術和資源,不會與別的公司和國家共享。同時,有許多權威的國際咨詢公司開發出了類似的資料庫和風險管理體系,比如著名的IH S公司就具有非常詳細的資料庫,對外服務中價值極高。
國外一些著名的研究機構或政府部門,如:國際能源署(IEA)、國際應用系統分析研究所(IIASA)、美國能源部(DOE/U.S.),已經建立了旨在輔助決策的能源系統。最具代表性的能源模型是美國能源部開發的國家能源模型系統(NEMS)和國際應用系統分析研究所與世界能源委員會(WEC)合作開發的IIASA-WECE3模型。
NEM S模型是美國EIA/DOE(美國能源部能源信息署,簡稱EIA)於1993年開發的能源經濟區域決策支持模型,目的是通過模擬美國及國際能源市場來規劃能源、經濟、環境、安全因素對美國能源消費、價格、安全的影響,為決策者制定國家能源發展戰略和規劃提供必要的決策信息支持,其中最重要的模塊就是石油和天然氣的全球生產、消費、資源、貿易和價格運行的動態模型。依賴此模型,可以規避國際石油市場的價格風險,規避海外油氣進口的供應風險,規避本國能源消費的需求風險。
ⅡASA-WEC E3模型是ⅡASA和WEC於20世紀90年代開發的基於動態線性規劃的能源-經濟-環境決策支持模型,它是以連續的、相互獨立的情景分析方式,研究受不確定性因素影響的未來社會、能源消費和技術發展的一系列可能的狀況,從而為決策者制定能源長期和短期規劃提供信息支持。
國內已經意識到海外開發需要現代化的風險管理技術的支撐,但是目前只有一些分散的研究,尚未從國家層面上系統地規劃和協調實施,更沒有形成支持企業海外投資決策的系統。
國內的石油公司,特別是中國石油天然氣集團的國際油氣勘探開發業務已經有10多年的歷史。在這方面積累了大量數據和信息,也開展了大量的研究。例如,在資源方面,中國石油天然氣集團經濟技術研究院具有世界盆地資料庫和最近開發的區塊圖集,對海外投資環境,特別是法律法規、合同模式、條款數據和投資信息的基本數據和信息,有一定的積累;中國石油天然氣勘探開發公司(CNODC)海外中心具有許多國家的項目資料和一線的實踐者。但是還沒有系統地建立針對海外資源開發利用的風險管理系統。相比之下,中小石油公司,特別是民營石油公司十分缺乏系列的數據和信息支持,更沒有輔助的風險管理系統。
在全球礦產資源利用方面,發達國家的政府機構和許多跨國公司都定期地進行全球礦產資源分布及潛力分析,一方面將其作為制定國家資源安全戰略的重要依據,通過調整資源規劃和政策,以應對資源供應的風險;另一方面為國家制定資源勘探開發戰略、優選有利區塊、確定投資方向提供依據,為正確決策,減少失誤提供可靠保障。
美國地質調查局(USGS)礦產資源開發利用的目標是促進環境、資源和經濟因素一體化,把項目部署與國家和公民的需要緊密結合起來,更好地為社會發展與經濟建設服務。礦產資源的研究內容主要有4個方向:一是礦產資源的支撐能力和社會需要,維護相關資料庫,研究礦床評價和分析方法、成礦作用、金屬礦產和成礦環境;二是礦業經濟和國家政策,調查礦產品信息(礦產品概要、礦業調查、礦產年鑒和國際礦業等),為國家公園、森林和土地資源管理提供礦產資源、地球化學和地球物理資料;三是礦業環境和公眾健康,研究廢棄礦產地、地球化學和地球物理背景,評價地質環境;四是礦產技術方法和資料發送,進行礦產相關資料庫和信息資料更新。
『肆』 國外研究現狀
1.2.1.1 國外實物地質資料服務研究起步較早
西方發達國家,如美國、加拿大、澳大利亞、荷蘭等建立了國家地質調查局,負責實物地質資料的管理和服務研究工作。英國自1835年成立世界上最早的地質調查局以來,實物地質資料服務研究一直伴隨其地質工作的開展而存在和發展。美國、英國等發達國家在實物地質資料服務對象、服務方式、服務內容、服務標准上開展了理論和實踐的探索,也形成了較為成熟的模式,都值得我們借鑒(姜文利,2013)。
1.2.1.2 發達國家地質工作的任務向地質信息轉移
21世紀以來,各發達國家的地質工作向地質信息轉移,以滿足本國可持續發展戰略的需要。美國地質調查局制定的《美國地質調查局戰略計劃(2000-2005)》和《美國地質調查局礦產資源工程五年規劃(2006-2010)》提出確保美國得到可靠的地質資料數據。英國地質調查局發布的《英國地質調查局戰略科學計劃(2005-2010)》提出要提供綜合客觀、公正和最新的信息,以滿足國內外用戶的需要。
1.2.1.3 國外許多專家提出了先進的服務理念
如F.Herrera等(2001)認為,地質資料整合服務有四個基本問題:標准、資料一致性、描述多樣化的地質資料的代表模型以及查詢與交互服務。Marcus Apel(2006)分析了從三維地質模型到三維地球科學信息系統的轉變,認為有三個基本因素很重要:資料模型、查詢功能和資料管理。Steve Peedell等(2005)認為,一個空間地質資料基本結構包括政策、公共機構准備工作、技術、資料和人才五個要件。
1.2.1.4 發達國家學者研究開發豐富的地質信息服務產品
許多發達國家研究開發了多種實物地質資料的服務產品。巴西地質調查局提供產品的基本定位有三點:公益性、需求第一、集成服務,提供在線服務。英國地質調查局有大量的產品和數據可供免費下載。發達國家地質調查局網站信息資料豐富,能滿足社會公眾的需求。
『伍』 國內外區域地質調查現狀
區域地質調查一直是被高度重視的基礎性地質工作,是一個國家主要的公益性、服務性工作。世界各國的小比例尺1:500萬,1:250萬,1:100萬,1:50萬基礎地質填圖已基本完成。歐美發達國家中比例尺1:25萬,1:20萬,1:10萬地質填圖已基本完成,大比例尺1:6.336萬,1:5萬的地質填圖,少數國土面積大的幾個國家除外,有些已經完成,有些也基本完成。個別國家正在進行更大比例尺1:2.5萬填圖方向的工作。
由於地質新理論、新技術、新方法的快速發展,人們對地質現象的認識進一步深化,經濟的可持續發展和社會發展對礦產資源的依賴性更強,也提出了更高要求,歐美發達國家開始了第二輪、第三輪的地質填圖及修編工作,並不斷向社會提供第二版、第三版等多版不同比例尺的地質圖及相關圖件。
20世紀末,世界經濟的不穩定性主要受礦產資源的影響較大,各國更加重視地質填圖找礦工作,有些發達國家設立了「國家地質填圖計劃」。如美國的國家合作填圖計劃、俄羅斯國土資源調查計劃、英國的新系列填圖計劃、加拿大的國家地質科學填圖計劃、澳大利亞的國家地質科學填圖計劃、印度的陸地地質填圖計劃等。各國地質填圖戰略也發生了重大變化,都高度重視南北極地和各大海域的洋底填圖,把向海洋要資源變成了地質填圖的新領域。
我國自1916年前中央地質調查所成立後,少數中外地質學家也做過一些零星的路線地質調查,對一些著名山系如秦嶺、南嶺、祁連山、天山及雲貴高原、青藏高原等地做過一些局部工作。對一些交通比較方便的地區如北京西山、江蘇寧鎮、湖南、江西、四川等地區還填制過少量的大中比例尺區域地質圖,奠定了我國區域地質調查工作的基礎,鍛煉培養了一批世界著名的地質學家。
新中國成立後,隨著國民經濟的快速發展對資源的需求量不斷增加,以及國家基本建設對基礎地質的需要,從1953年起國家有計劃地開展了區域地質調查工作。
1953~1980年間先後完成了除台灣省外的全國區域地質調查942.8×104km2,編制出版了全國1:100萬地質圖、大地構造圖、礦產分布圖、內生金屬礦床成礦規律圖、地震等值線圖、遙感地質圖等一系列圖件。
1956~1999年間我國除內蒙古、青海和西藏外,大多數省(區)完成了1:20萬區域地質調查,完成陸地面積691×104km2,占國土面積的72%。
自1985年以來,1:5萬區域地質調查工作比重加大、速度加快,重點完成了一些成礦區帶、重大地質實害區和重要經濟開發區1:5萬區域調查159.3×104km2,占國土面積的16.6%。
經過近40年完成的1:20萬區域地質調查資料,由於地質理論研究滯後和技術手段落後,許多還不能用於國家經濟建設中去。已完成的近160×104km2的1:5萬區域地質調查,雖然提供了新的地質資料,但還未形成整體全貌的區域資料。
我國的區域調查工作方法基本上是沿用前蘇聯的工作規范,根據我國的實際情況,先後制定了不同階段的1:20萬和1:5萬區域地質調查的技術要求。1991年制定完成了沉積岩、岩漿岩、變質岩三大岩類1:5萬工作方法指南,1995年制定出版了可適應計算機成圖的《地質圖色標標准及用色原則》,這些標準的制定保證了我國區域地質調查工作的順利進行,加快了此項工作大力開展。
幾十年來全國區域地質調查工作取得了豐碩成果,為社會各行各業提供了可靠的基礎地質資料。截至1997年共出版2896幅1:5萬區域地質圖,已向全社會公布。1994年全國各省區完成了「區域地質志」、「區域礦產總結」,對國家近30年來的地質調查成果進行了較完整的總結。1994年「中國區域地層資料庫」順利完成,實現了全國地層的動態對比研究。
當前區域地質調查正在拓寬服務領域,開展了一系列專題填圖,運用了行之有效的新方法,充分應用RS和GIS及CPS等「多S」高新技術,全面提高區域地質調查的科技含量和調查質量與效率。更好地為社會經濟建設服務、為社會發展服務,需要高效、快速、准確和全方位地提供基礎資料。
『陸』 國際工程地質的研究現狀
20世紀下半葉,全世界經濟在相對穩定的環境中發展,各類工程建設的規模愈來愈大,對地質體的干擾也愈益嚴重,促使工程地質學科的長足發展,其理論基礎和學科體系更趨完善、成熟。20世紀50年代後期至60年代中期,歐洲幾處水利工程的重大事故都是由地質問題引起的。例如,1959年法國馬爾帕塞(Malpasset)薄拱壩的潰決,就是由於片麻岩壩基內陡傾軟弱結構面在水庫蓄水後產生張裂,以至其中空隙水壓力劇增,使左壩肩岩體壓裂而導致整個壩的崩潰。1963年義大利瓦依昂水庫左岸大滑坡更是舉世震驚。當水庫壅水至225.4m(壩高261.6m,是當時世界上最高的雙曲拱壩)時,左岸約3億m3岩體突然以28m/s的速率下滑,將水庫中5000萬方水擠出,以高過壩頂150m的涌浪沖向下游,導致近3000人死亡。慘痛的教訓促使國際工程地質界認識到有必要成立一個國際性學術組織,共同切磋重大的工程地質問題,進行學術交流,探討發展趨向。在1968年召開的第23屆國際地質大會上成立了國際地質學會工程地質分會,後改名為國際工程地質協會(英文縮寫名IAEG),並下設多個專業委員會。
國際工程地質協會決定每四年召開一次國際工程地質大會,還不定期地舉行專題學術討論會。至今已召開了八屆大會。歷屆大會報告與研討的專題有:岩土體的工程特性;特殊岩土的工程地質研究;區域規劃與城市區工程地質;工程建設區的工程地質問題和場址選擇的工程地質評價;重大環境工程地質問題;地質災害評價、預測和防治;工程地質勘察技術等。參加歷屆大會的代表中,還有不少土力學家、岩石力學家和岩土工程學家。專題性學術討論會十分活躍,內容豐富多采,有人類活動與地質環境、建築材料、誘發地震、大壩工程地質、采礦與地質、環境地質學與城市發展、斜坡及塊體移動、可溶岩工程地質問題、山區環境地質、工程地質填圖、工程地質與古遺址古建築保護等。
在對地基、邊坡和地下工程有關的岩土體穩定分析及評價時,世界各國的工程地質學家都意識到,應與土力學家和岩石力學家配合協作,來研究解決這些問題。為此國際工程地質學會於1975年與國際土力學及基礎工程學會(ISSMCE)、國際岩石力學學會(ISRM)決定定期舉行三個學會的秘書長聯席會議,以討論協作問題。它反映了工程地質學的發展趨勢。
1976年先後出版的Q.Zaruba和他的學生V.Mence合著的《工程地質學》(Engineering Geology)和P.B.Attewell及I.W.Farmer的《工程地質學原理》(Principles of Engineering Geology)這兩本著作,可代表20世紀70年代國際工程地質學的水平。
人類活動導致嚴峻的環境形勢,需要工程地質學家作出響應。在1980年巴黎第26屆國際地質大會上,時任國際工程地質協會主席的原蘇聯學者Е.М.Сергеев列舉了人類工程經濟活動的大量數據和事實,來說明現今時代人是強大的地質力量,並認為人類活動使自然地質作用改變和新的靈生作用的發展。在大會上工程地質學家們一致通過了《國際工程地質協會關於解決環境問題的宣言》,標志著現代工程地質向環境地質學進軍的時代開始了。愈來愈多的工程地質學家參與環境保護與自然災害的研究領域。在聯合國教科文組織協調下,主要由工程地質學家參與的《國際減災十年》計劃的制定,為全人類在20世紀最後十年內減輕自然災害的困擾作出了貢獻。為了體現工程地質學家將環境保護作為義不容辭的已任,在1997年於希臘雅典召開的一次會議上,協會正式改名為國際工程地質與環境協會(英名縮寫名仍為IAEG)。
至今,工程地質研究已經由歐美國家向發展中國家擴展,國際工程地質學科研究和工程地質工作實踐正在穩步發展。
『柒』 地質災害易發區國內外研究現狀
4.1.1 國外現狀
由於研究的地域范圍不同和對地質環境認識的差異,國內外研究者對地質災害易發區的理解也有不同。
國外對地質災害敏感性評價類似我國的地質災害易發程度評價。美國災害敏感性評價以地質、地形條件和以往發生的災害空間分布情況為依據進行評價(Nilsen,1977;Shek,1977;Carrara,1983,Brabb,1984,Brand,1988;Cross,1998等)。美國地質調查局在《美國國家滑坡減災戰略——減少損失的框架》(2003)中認為,可供規劃和決策使用的滑坡編目和滑坡敏感度圖對全國滑坡多發區是絕對必要的。
歐洲國家在阿爾卑斯山較多地開展了滑坡敏感度和危險性評價,並把評價結果應用於滑坡災害的減災管理。義大利P.Aleollt(2000)採用GIS技術對義大利北部阿爾卑斯山前緣的Piedmont地區的滑坡、洪水、雪崩、山谷口堆積等災害的敏感性、危險性及總的風險進行了區劃性制圖研究。A.Car-rara,M.Cardinali和F.Guzzetti等(1991)利用GIS技術將統計模型應用於義大利中部某小型匯水盆地的滑坡敏感性和危險性評估。亞洲國家,如日本、韓國在一些滑坡地質災害多發區也開展了滑坡敏感度和危險性評價,H.Haruyama和H.Kawakami(1984)利用數學統計理論對日本活火山地區由降雨引起的滑坡災害進行了敏感性和危險性評價,Saro Lee對韓國的一些地區分別應用多元統計和神經元網路模型進行了滑坡災害敏感性和危險性評價。一些國家,如澳大利亞直接開展斜坡地質災害風險評價,其中敏感性和危險性評價是其基礎,如M.Michael-leiba等(2000)在澳大利亞的一項城市發展規劃項目的斜坡地質災害研究中,把斜坡災害的敏感性、危險性、易損性、風險評價作為一體,以GIS軟體為技術平台,分別採用平面和三維評價系統,對Cairns地區進行了斜坡地質災害的敏感性、危險性和風險評價。Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl(1994)在分析哥倫比亞的Medellin地區滑坡、泥石流等斜坡不穩定性引起的區域地質災害敏感性和土地及生命易損性的基礎上,利用GIS技術將兩者合成製作了風險評價分區圖。
4.1.2 國內現狀
進入21世紀以後,在原有研究的基礎上,我國在全國范圍內有計劃地開展了全面的地質災害調查與防治,積極吸取國際地質災害防治研究的先進方法,並公布實施了《地質災害防治條例》,將地質災害易發區的研究納入了國家法制的軌道。
1)1999年以來,在全國地質災害嚴重區開展了以縣(市)為單元的「縣(市)地質災害調查與區劃」工作。調查災種為崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫等,截至2005年,共進行了700個縣(市)地質災害的調查與區劃工作。中國地質環境監測院已完成545個縣(市)信息系統的集成和綜合研究。
在各調查縣(市),根據野外調查的結果和地質環境資料,結合災害點和災害隱患點的密度,劃分地質災害易發區並編制「地質災害分布與易發區圖」是其主要任務之一。《縣(市)地質災害調查與區劃實施細則》明確指出「地質災害易發區」是指容易產生地質災害的區域。基於地質災害現狀,地質災害易發區可劃分為高易發區、中易發區、低易發區和不易發區四類。
2)從2002年開始,各省陸續開展了分省地質災害防治規劃工作,主要依據1∶50萬環境地質調查和縣(市)地質災害調查成果,對省內地質災害易發區進行了初步劃分,22個省編制了分省地質災害易發區圖(1∶50萬~1∶200萬)。
3)張梁等(2002)將地質災害易發區表述為地質災害危險性評估,並認為地質災害危險性(易發程度)評估就是研究不同地層單元組合、區域地質構造單元特徵、地形地貌條件下的區域地質災害規律,以及氣象、人類活動方式條件下的區域地質災害誘發規律和時間活動規律。前三類因素是決定地質災害區域分布規律的背景因素組合,這些因素具有空間上的分布規律,而且隨時間的變化性極小,屬於穩定型的控制因素,是地質災害易發程度的背景條件。後兩類因素屬於地質災害的觸發因素,隨時間的動態變化較大,它們與背景條件的組合狀況決定了地質災害的時空規律。
4)岑嘉法(2003)認為,地質災害易發區是指地質環境條件脆弱,具備發生地質災害條件,容易產生地質災害的區域。如在地球內動力作用強烈地區(高地震烈度區、活動斷裂區、區域構造交會處等)、地球外部營力作用強烈帶(如暴雨中心區、河流侵蝕帶、岩土體鬆散分布區等),以及人類工程經濟活動劇烈地區(如人口密度大,工業、農業、城鎮、交通建設強度大區)等。只要有觸發因素,即可產生地質災害。該區的確定,主要通過較大比例尺的環境地質與災害綜合調查後實際圈定,經濟建設與工程安排應盡量避免在易發區內。如果需在易發區內建設,要進行工程項目地質災害危險性評估工作。對工程建設作出地質災害現狀、工程建設可能誘發或加劇地質災害的預測和綜合評估,並提出地質災害防治措施對策。現進行的縣(市)地質災害調查與區劃,就是要實地圈定地質災害易發區范圍。
5)劉傳正等(2003)提出的「潛勢度」是某一地區在沒有任何降雨、地震、人類活動等情況下發生地質災害的潛在條件的量化指標,具體是指地質災害基礎因子(地形地貌、地表植被、地層岩性和地質構造)與響應因子的綜合表現,並編制了三峽庫區地質災害潛勢度、危險度等圖。
6)全國山洪災害防治規劃編寫組和水利部長江水利委員會進行的山洪災害易發程度評價,是利用各省(區、市)1∶50萬或1∶100萬泥石流、滑坡分布圖,以泥石流、滑坡的「線密度」和「規模」所反映的「可能成災點」的多少進行評價,即「可能成災點」越多,災害易發程度越高;「可能成災點」越少,災害易發程度越低。在參考相關部門成果及進行實地調查的基礎上,以小流域為單元,劃分出了泥石流或滑坡災害高易發區以及中易發區和低易發區。各區的劃分具體指標如表4.1所示。
在上述工作的基礎上,編制各省(區、市)1∶50萬或1∶100萬山洪誘發的泥石流、滑坡災害易發程度分布圖。該圖除反映泥石流、滑坡災害的易發程度以外,還通過編繪地形坡度分區和地層岩性分區,標示地貌區劃和區域構造形跡,綜合反映了由山洪誘發的泥石流、滑坡災害易發程度區劃與地形地貌、地層岩性及地質構造的相互關系。從而可以通過圖件,分析出不同區域地質背景與地形地貌條件下,泥石流、滑坡災害高、中、低易發區的分布規律。並以此進行逆向校核、修正,使泥石流、滑坡災害易發程度區劃圖更為科學、合理、可靠。
表4.1 山洪誘發泥石流、滑坡災害易發程度分區標准
7)2003年11月,我國國務院公布了《地質災害防治條例》(中華人民共和國國務院令第394號),並規定2004年3月起施行。該條例要求「實行地質災害調查制度」,並在此基礎上編制地質災害防治規劃,規劃所包括的5項內容之一就有「地質災害易發區、重點防治區」。2004年頒布的《地質災害防治條例釋義》進一步明確指出,地質災害易發區,是指具備地質災害發生的地質構造、地形地貌和氣候條件,容易或者可能發生地質災害的區域。地質災害易發區必須經過地質災害基礎調查才能劃定。易發區是一個相對的概念,並且可按照災害種類劃定,不同災種其易發區范圍不同。
『捌』 國外研究現狀及進展
1.3.1.1 深斷裂與成礦
前蘇聯的M.A.法沃爾斯卡婭、И.H.托姆松和美國J.庫廷納等強調線性構造帶和深斷裂對成礦的重要控製作用[38]。主要是一些區域性的線性構造,包括深斷裂或深部構造在地表的反映,組成區域性的聚礦構造帶,具有全球性和深成性等特點,是地殼上一個高滲透帶,多呈經向或緯向分布。這些深斷裂不受大地構造單元的限制,可以穿切不同的大地構造單元,甚至在海上和陸上聯成統一的構造體系。
聚礦構造帶的主要標志是發育深斷裂帶、岩漿雜岩帶。沿聚礦構造帶伴隨多期次的岩漿活動,構成一些岩漿雜岩活動中心和礦化中心,由於構造帶每次活動下切深度不同,因而成岩成礦特點也有不同。
區域上主要的內生礦化特別是組分復雜的大型、特大型礦床,都集中在聚礦構造帶與其他線性構造的交匯處,尤其是不同級別、期次斷裂構造的交叉點上,是礦帶中礦結、礦田有利分布區。
J.庫廷納對美國西部內生礦產研究表明:西太平洋底有一些緯向深斷裂延伸到大陸基底,其中重要的是門多西諾(Mendocino)、默里(Murray)及先鋒(Pioneer)深斷裂,它們與其他方向線性構造的交叉點是銅、鉛鋅礦的產出部位[39]。E.拉德克維奇、И.H.托姆松和M.A.法沃爾斯卡婭等對蘇聯外貝加爾和遠東多金屬礦帶的研究表明,基底構造中的隱伏斷裂在上部構造層中表現為密集的線性裂隙帶,一些大礦集中在聚礦構造帶與NE、NW、SN三個方向斷裂的交叉點上[40]。據И.H.托姆松的資料[41],美國西部幾個重要成礦帶,大礦也集中在NE向與緯向構造的交叉點上。在南美安第斯山有五個聚礦構造帶,控制著秘魯、智利、玻利維亞和阿根廷境內的銅、錫和稀有金屬礦床。
1.3.1.2 板塊構造與成礦
國外對於巨型構造與成礦作用的研究,目前最流行的是板塊構造與成礦[42]。以H.A.Hess、A.H.Mitchell、R.H.Sillitoe為代表,提出了全新的板塊成礦理論體系[43~51]。這一成礦理論體系,能較好地解釋了山東膠東金礦主要成礦動熱地質背景,也就是太平洋板塊運動對歐亞大陸中生代地質變革與演化起著極其重要的作用。
(1)太平洋板塊運動對中國東部地體的影響
太平洋板塊運動對中國東部地質構造演化的影響深遠。上田誠也[52]研究提出主要有三個階段的演化(S.Uyeda,and A.Miyashiro,1974):早期階段約120 Ma,大洋中脊正靠近亞洲大陸;第二階段90 Ma,洋脊緊靠大陸,庫拉板塊俯沖,大陸板塊厚度減薄,火山活動增強;第三階段約40 Ma,洋脊俯沖在大陸板塊之下,厚度減薄,大陸板塊靠近海一側破碎移動,日本島弧形成。總之,太平洋板塊由東南向北西向歐亞大陸俯沖。中國東部處於壓扭性應力場環境,上部地殼以左旋平移構造為主。太平洋中脊逐漸靠近大陸,以較大的角度向日本島俯沖,出現三波川高壓低溫變質帶[53,54],日本島火山活動加強。北部為庫拉板塊,南部為太平洋板塊,由於太平洋內有兩條擴張脊,南部沒有消減帶,迫使庫拉板塊高速度消減於亞洲大陸之下,溫度升高,地幔物質融熔並上涌,大量花崗岩侵位。這時板塊運動受到來自大陸北西向的對抗擠壓,致使出現了NE-NNE向壓性左旋平移構造體系;在郯廬斷裂帶以東地區有向北平移的現象,太平洋板塊俯沖在中國東部大陸地殼下(120 Ma)。
與板塊活動相應的地質構造特徵,以NE-NNE向壓扭性左旋剪切斷裂為主體。在中國東部出現一系列大陸隆起、坳陷和左行平移帶。規模巨大的郯廬斷裂東側發育著北東向褶皺和斷裂,它們以北東向為主,和郯廬大斷裂以小角度斜交,包括三山島斷裂、焦家斷裂、招平斷裂等,這些斷裂具有控、容礦構造之特徵[55]。
(2)板塊運動與成礦作用
鮑曼(Boman,1987)提出板塊運動演化與成礦作用主要有四個階段[42]:早期地拱-裂谷階段,主要形成超鎂鐵質岩、暗色岩、深源岩石及有關礦產,如金伯利岩金剛石礦,金-鈾、鉛鋅礦床等。第二階段,大洋中脊及大洋板塊擴張階段,形成大洋拉斑玄武岩建造、蛇綠岩套,相伴礦產有塞普勒斯型塊狀硫化物礦床,「黑煙囪」鉬-鋅礦床。第三階段,俯沖消亡階段,大洋板塊消亡於大陸殼下,大陸板塊增生,洋殼及地幔楔在大陸下部分熔融,發育巨大規模構造-岩漿帶,伴生有重要的金屬礦產,有銅、金、鉬、鉛、鋅等。第四階段,地殼固結成穩定地塊階段,這個時期會出現隆起和坳陷相間格局,該階段存在時間可能較短;由於地幔物質上涌,地拱-裂谷作用再次活化,又回到裂谷作用階段。
(3)大陸內部熱點成礦作用
大陸內部熱點及其附近的火山作用和深成岩漿活動,通常以富含鹼質並具有環形構造發育為其特點,噴出岩以流紋岩為主,含少量粗面岩,有時尚見玄武岩,侵入岩有碳酸鹽岩、過鹼性花崗岩、不飽和鹼性岩。據Burke和Dewey[43]的研究,在大陸裂谷發育之前,地幔柱的上部有不少非造山型花崗岩體侵位。Sillitoe[49~51]指出,有些錫礦床的形成與該類花崗岩有關。廣泛被引用的實例是奈及利亞約斯高原的錫礦。在巴西與地幔熱點有關的含錫花崗岩產於朗多尼亞的花崗岩體中。據普里姆(Priem)等研究,它們均屬產於穩定克拉通內部的非造山岩體。
(4)大陸裂谷及拗拉槽的成礦作用
裂谷是地球表面的重要構造現象,它是在引張背景下形成的斷陷帶,由於地幔上隆而形成主動型裂谷,也可由於應力場中的不均衡拉張形成被動型裂谷。沙茨基(1947)曾注意到,蘇聯許多地塹的端部常呈高角度與造山帶銜接。Burke&Dewey[43]認為,許多元古宙和顯生宙的地塹,與東非裂谷系有著相似的成因,它們是未能發育成洋盆的夭折裂谷。裂谷帶不僅有獨特的岩漿岩組合和沉積建造,而且還賦存特殊的礦產,較重要的類型有:①碳酸鹽岩中的礦化;②鹼性雜岩中的礦化;③含Cr-Ni-Pt-Cu礦化的裂谷帶基性、超基性岩體;④斑岩型鉬及銅-鉬礦床;⑤層控的銅礦床;⑥層控銀-鉛-鋅礦床。
1.3.1.3 走滑斷裂與成礦
眾所周知,走滑斷裂是標志大陸地殼水平運動最好的典型構造之一。自1913年Reid等提出走向滑動斷層以來,對於走滑斷裂在地殼表層的變形和動力學研究已趨完美,例如表示走滑斷裂的構造型式的雁列褶皺、拉分盆地,表現純剪和簡單剪切的斷裂系統等。20世紀80年代以來,隨著岩石圈動力學GGT大斷面研究成果的積累,使走滑斷裂在地殼深層次圖像及其動力學方面的研究成為可能,並提出著名聖安得烈斯走滑斷裂底部可能是一拆離帶[56,57],與之有關的礦床有鉛鋅礦、銅礦和銀金礦。中國東部GGT地學斷面的成果也支持了與郯廬斷裂帶相連東側存在多層低角度拆離帶的認識[7,58],與郯廬斷裂帶呈「入」字型相交的次級構造是金礦賦集的場所,而在其內部與同構造期相伴的岩漿-火山活動則發育有銅、鉛鋅礦化,它與走滑斷裂的成生具有一定的聯系。沂沭斷裂帶與膠西北地區多級「入」字型NNE-NE向構造的交匯部位,構成了膠西北大型、特大型金礦富集區多級構造控礦格局。
『玖』 國外區域地質調查研究進展
世界各國在三大岩類區域地質調查研究情況介紹如下:
1.岩漿岩區的岩石學研究
由於板塊構造理論的發展以及微量元素、稀土元素和同位素地球化學方法的應用,使岩漿岩岩石學的研究從岩石的宏觀、微觀描述階段,岩石成因和岩石化學及成岩試驗階段,發展到把岩漿作用產物與地質構造環境相結合研究的新階段。其新的研究方向有如下兩個方面:其一對火山岩按結構環境進行分區;其二對花崗岩按板塊構造觀點進行分類等。如1974年澳大利亞A.J.R.懷特和B.W.卡佩爾首先提出了關於I型和S型花崗岩分類意見,1982年英國W.S.佩切爾提出按大地構造環境劃分了五種類型花崗岩類;並將與板塊俯沖帶相關的岩漿「雙帶」和熱力學、流變學成功地引進到岩石學研究中,深入探討岩漿生成機制和岩漿作用與地殼演化的關系等。同時,在花崗岩區地質填圖的原則及方法亦有了重要變化。如前蘇聯學者以岩漿建造學說為基礎,提出了岩漿建造和岩漿省、火山-深成建造的理論和有關的填圖方法原則。英國學者在秘魯海岸岩基帶建立了岩基段超單元-單元的填圖方法,建立花崗岩的等級單位體制。這一方法得到了北美地層命名委員會(NACSN,1983)和國際地科聯地層委員會國際地層劃分分會(ISSC,1987)的肯定。他們運用應變分析方法對花崗岩體進行組構填圖,研究岩體的變形構造,並結合區域構造環境和侵位成岩過程研究岩漿運動的性質和花崗岩定位機制。利用以上成果美國學者對內華達山脈岩基進行了侵入體-岩簇-岩套三級等級劃分的填圖方法研究。
2.變質岩區的變質、變形研究
特別是針對前寒武紀變質地質學的研究,已由過去偏重於岩石學研究的岩性描述階段、同位素測年階段,進入到前寒武紀地質構造及年代構造格架探討地殼演化和地殼結構模式研究階段。提出了編制相系、變質帶的概念,把區域變質作用與大地構造環境和地殼演化階段產生不同的變質作用類型以及用前寒武紀地質年代學、岩石化學、地球化學方法來研究大陸地殼生長、時代劃分、構造演化和成礦作用等,同時認識到與大型構造帶(如推覆構造、韌性剪切帶等)活動有關的變形和變質作用,對於復雜的區域變質帶形成及其展布格局產生重大影響。還開展了對地質事件的變質作用的p-T-t軌跡以及變質體演化過程的研究,進而建立區域地質事件的演化序列和分析地殼演化規律。同時,變質岩區的填圖方法也從單一的岩性法填圖,發展到岩石-地層法、構造-地層法和構造-岩石法填圖,後者也就是在採用岩石-地層法的基礎上,加強對構造變形、變質作用和原岩性質等方面的研究。在復雜褶皺區、岩性單一而厚度巨大的假單斜地區和滑斷構造發育區,甚至需要採用從構造到地層的相反程序方法。這一轉變西方國家早在20世紀40年代末50年代初即已完成,前蘇聯在20世紀60年代才意識到這個問題,隨後也進行了這一轉變。目前俄羅斯對中-深變質岩區的1:5萬填圖已採用對變質雜岩體進行建造填圖的方法。
3.沉積岩區的地層學研究
從地層疊覆原理發展到沉積層側向堆積原理的認識和從傳統的統一地層劃分概念發展到多重地層劃分的概念,成為現代地層學的理論基礎。因此而產生當前世界上兩種中、大比例尺地質圖,一種是以年代地層單位的系為制圖單位測編的系圖;一種是以岩石地層單位的組為制圖單位測編的組圖,而後者能更好地反映客觀地質體,更具實用性。因而,世界上多數國家都填制組圖。
1976年國際地層劃分分會(ISSC)出版了《國際地層指南》,對多重地層劃分原理、地層術語的定義、地層命名和地層程序規則、正式與非正式岩石地層單位的使用等作了全面、系統的論述,可以說是地層學發展的里程碑。現代沉積學的建立和發展,提出了沉積建造、沉積相、沉積體系以至相模式的概念,並且把沉積作用與大地構造環境聯系起來,以板塊構造理論為基礎,對全球的沉積盆地進行分類和分析不同構造環境中沉積盆地的沉積作用特徵,以恢復盆地的演化歷史。這就大大地豐富了沉積岩區的研究內容,並對地質填圖提出了新的要求。而20世紀80年代層序地層學的提出,為全面綜合研究百萬年級地層沉積旋迴提供了理論格架,是岩石地層學與沉積學相結合的產物,反映了地層學和沉積學相結合發展的必然趨勢,對沉積岩區地質填圖方法的改進有著實際意義和重要作用。
綜上所述,現代地質科學的進步,正在沖擊和改變著傳統的地質填圖方法。但是,值得提出的是,把地質科學領域里的新理論、新觀點、新技術和新方法運用到區域地質填圖中,真正形成一套新填圖方法的研究,在國外也只有少數國家在進行。有的國家雖然較早開展這種研究,但只在少數地區試驗,有的還處於研究總結之中。如花崗岩基區的岩基段-超單元-單元的詳細研究,於20世紀60年代末在秘魯海岸岩基進行地質填圖,通過10年的工作才進行總結,提出了花崗岩等級體制劃分概念。而且,有關原則和方法都是建立在南美安第斯山脈和北美內華達山脈的Ⅰ型花崗岩研究基礎上,在S型花崗岩中能否建立等級體制,尚未見到成功的案例。而把花崗岩體變形和定位機制的研究運用到區域地質填圖中,國外也是處於起步階段。變質岩區填圖方法,雖然許多國家已從單一岩石類型劃分轉變到岩石-地層法和構造地層法。但是,由於變質作用十分復雜,地質構造背景多樣,變質熱事件研究方法的適用性如何?變質建造填圖的意義如何?這些問題均有待於進一步研究。沉積岩區的地質填圖,盡管新理論、新觀點不斷涌現,但如何運用到區域地質填圖中,尚有許多問題需要研究,等等。
這一問題的解決,都需要我們當代地質大學生的矢志求索和承擔。不久的將來,我國區域地質填圖的各項指標都會位於世界前列,因為我國的地質構造環境是得天獨厚的,有著造就引領世界級的地質學家的氛圍。當然1:5萬區域地質基礎研究也在其中之列。
「雄關漫道真如鐵,而今邁步從頭越」。國家現代化建設、可持續發展的宏偉藍圖以及和諧社會的構建,都期待我們當代地質大學生們以「才以用而勝,思以引而不竭」作為座右銘,到大自然去見風采,去作為,去實干。
章節要點
1.1:5萬區域地質調查是一項具有戰略意義的綜合性的基礎地質工作。
2.區域地質調查的目的是通過填制1:5萬地質圖,查明區內地層、岩石、構造及各種地質體特徵,研究其屬性、形成環境和發展歷史等基礎地質問題,為國土規劃、礦產普查、水工環調查、地質科研與教學等提供基礎地質資料。
3.部署在成礦遠景區帶上的1:5萬區調的主要任務是:從基礎地質調查入手,研究區域成礦條件(規律),著重解決與成礦關系密切的地質問題,為進一步明確找礦方向和確定成礦有利地段提供依據。
4.1:5萬區調工作涉及的工作范圍雖較小,但調查研究程度更深、質量要求更高,具有多學科、多工種、綜合性強、服務領域廣的特點。
5.區域地質調查分為小比例尺(1:100萬~1:50萬);中比例尺(1:25萬~1:10萬);中、大比例尺(1:5萬~1:2.5萬)和大比例尺(1:1萬~1:2000)等不同項目。
6.區域地質調查可分為立項論證、設計編審、地質填圖、成果提交歸檔及出版准備五個程序。
7.區域地質調查(填圖)的工作階段分為:准備(踏勘)、剖面測制、地質調查(填圖)、室內綜合整理及野外驗收、報告編寫及驗收和成果提交五個階段。
思考復習題
註:標有「*」號為重點思考復習題(下同)
2.試述區域地質調查的特點。
3.試述區域地質調查分類有哪些。
註:標有「*」號為重點思考復習題(下同)
『拾』 國外區域地質調查現狀
世界各國都十復分重視區域地制質調查工作,尤其是工業發達的國家,區域地質調查工作進展速度極快。地質填圖一直是美國地質調查局的核心地質調查工作,1992年,美國總統簽署了《國家地質填圖法》,設立了在美國地調局領導下的全國合作地質填圖計劃(NCGMP),於1997年和1999年總統兩次簽署授權,強調地質填圖要適應國家需求,增加撥款。美國的《全國合作地質填圖計劃五年規劃(2007~2011年)》已開始1∶2.4萬地質填圖,其目標一是生成高質量、多用途數字化地質圖及配套的資料庫和報告,以解決高優先地區的各類國土利用問題。開發深部及地下的三維地質框架,用於地下水水流、地震震動、滑坡概率、景觀變化及生態系統健康等各種預測模型。二是以各種數字化格式提供地質圖、報告和資料庫,使地質圖信息更易於被公眾理解。保存和維護美國地調局的古生物標本及匹配的資料庫,並使之通俗易懂。三是確保全國合作地質填圖計劃有能力和隊伍來滿足國家的未來所需[引自美國《全國合作地質填圖計劃五年規劃(2007~2011年)》]。