平泉中國地質大學
㈠ 論華北盆地改造與油氣成藏
田在藝羅平張慶春張大江
（中國石油勘探開發研究院，北京100083）
【摘要】文中以岩相古地理的觀點論述了華北盆地的地質發展歷史，即中新元古代為古陸區，南北邊緣地帶發育坳拉槽型沉積；古生代為穩定的海相地台類型沉積；中新生代為陸相斷—坳陷盆地沉積。作者指出了華北盆地成烴、成藏的規律以及勘探油氣的6個領域：一是以任丘古潛山為代表的「新生古儲」油氣藏；二是第三系「自生自儲」復式油氣聚集帶；三是中、新元古界燕山坳拉槽原生油氣藏領域；四是以孔古3、7井油藏為代表的「古生古儲」油氣藏；五是以孔古4井油藏為代表的「古生中儲」或「古生新儲」型油藏；六是中生界湖相沉積含煤地層烴源岩，雖改造劇烈，殘留體支離破碎，但仍是一個找油的新領域。
【關鍵詞】岩相古地理；演化；油氣藏；勘探；華北盆地
我們很榮幸地和同志們一起參加「朱夏油氣勘探地質理論應用學術討論會」。我們知道，油氣形成於盆地。盆地原型的形成、發展與改造，是與地質時代和所處的大地構造位置及其地球深部的物質活動密切有關的。所以，大地構造環境的研究對於分析盆地演化特徵、勘查評價其沉積物中的油氣資源顯得十分重要。在這個研究領域里，朱夏先生做出了卓越的貢獻。他較早倡導把盆地作為獨立的含油氣構造單元進行整體研究，是含油氣盆地學科的帶頭人和奠基人之一。
朱夏先生誨人不倦，平易近人，是我們的良師益友。他的一生兢兢業業、鍥而不舍、孜孜以求、治學嚴謹、知識淵博；他為發展我國地質科學和石油工業嘔心瀝血、鞠躬盡瘁，深受廣大石油地質工作者的尊重和愛戴；他的油氣盆地分析理論代表著我國這個研究領域的當代學術水平。他是我們學習的楷模，值得我們永遠懷念。
1概述
陸相生油理論為我國石油工業的發展做出了傑出的貢獻。在此理論指導下，我國在松遼盆地、渤海灣盆地、准噶爾盆地、塔里木盆地、鄂爾多斯盆地、柴達木盆地相繼發現了一些大、中型油氣田，摘掉了中國「貧油」的帽子。經過大量的實踐我們深刻地認識到，我國大多數含油氣盆地的形成都經歷了很長的地質歷史時期，多期成盆，多期改造；在不同的地質時期發育了多種類型的烴源岩，多種類型的儲集體，多種生、儲、蓋組合形式；油氣經歷了多旋迴生成、運移、成藏和破壞調整的過程，盆地中的油氣分布規律極難探索明白。在多旋迴改造型含油氣盆地過去研究的基礎上繼續進行深入分析、提高地質理論、總結成藏規律，可望進一步獲得一些科學認識與成果，發展並完善多旋迴改造型盆地成盆、成烴、成藏的理論，查明「自生自儲」、「古生新儲」、「新生古儲」等復雜的成藏機理，明確改造型盆地油氣勘探的良好前景，從而指導勘探實踐。
構造環境是所有沉積盆地在演化過程中最根本的控制因素。具生烴岩系的沉積盆地在區域性沉降背景上、在地殼空間上多階塊體多幾何形態的拉張分離或擠壓碰撞組合的地質歷史演化過程，控制著盆地的形成與改造。所以，應從盆地的沉積、構造格局及構造環境上來分析、研究同一大地構造發育階段和同一運動體制下形成的、與大地構造環境相適應的盆地組合。在地史演化過程中，特別是所處大地構造環境的變化過程中，相似的或不同的原型沉積盆地或其被改造後的殘留體在縱向上形成疊加關系。這種平面的復合和縱向上的疊加可以使盆地具有不同的結構。我國的沉積盆地多數都是改造型盆地，主要有3類：一類是發育在海相古生代克拉通上、經歷了多次拉張-擠壓環境的多元復雜結構盆地；另一類是具拉張或擠壓陸相中新生代斷-坳陷結構特徵的盆地；第三類是上述兩種復合疊合的沉積盆地。從構造旋迴上分析，有簡單的單一旋迴盆地，也有復雜的多元結構多旋迴盆地。不管哪種類型盆地或地殼運動旋迴期次多少，其劇烈程度又有不同，並對盆地後期改造的復雜性影響極大。例如渤海灣盆地是一個第三系簡單斷坳結構盆地，其斷陷盆地內的二級構造帶是由多種類型圈閉組成的「復式油氣聚集帶」。
構造應力在油氣藏形成與分布過程中起著重要的作用。一方面，構造應力通過產生機械能和化學作用促進乾酪根熱降解，促進油氣的生成；另一方面，構造應力通過影響油氣的流體勢，使油氣從高勢區向低勢區運移，同時使油氣得到富集。在盆地改造發育的過程中，早期形成的油氣與盆地一起經歷了復雜而漫長的發展演化過程。沉積中的有機質如果沒有經歷充分的熱演化，可以在後期的改造中多次生烴。未能從烴源岩中排出的烴類可以在盆地改造過程中隨溫度、壓力和動力條件變化而改變其賦存狀態，並從中排出運移。已經形成的油氣藏可遭受破壞改造，既可保留一定數量的原生油氣藏，也可以再次運聚形成次生油氣藏，多次生烴，多期成藏。在多旋迴改造型盆地的找油過程中，勘探家應善於從改造型盆地入手，從豐富的資料入手深入分析，不斷地調整和改變勘探思路，以便有效地發現多種類型的原生和次生油氣藏，而不要隨便地給出肯定的結論。同時，要按照「實踐-認識-再實踐-再認識」的認識論的辯證法，在生產實踐中逐漸不斷地深化。
2華北盆地地質發展歷史
華北盆地的基底構造由太古界結晶基底和古元古界變質褶皺基底組成。由於經歷了長期的、地質環境復雜的演化歷程，造成地台基底構造的復雜性。在中元古代時期，地台中部隆起為一古陸區，南北兩側發育了裂陷帶，如燕山坳拉槽、晉豫陝坳拉槽、賀蘭山坳拉槽，在裂陷帶內沉積巨厚。燕山坳拉槽以薊縣剖面為代表，沉積以碳酸鹽岩和泥質碎屑岩為主。晉豫陝坳拉槽以中基性、酸性火山岩為主，夾有碳酸鹽岩、碎屑岩，說明活動劇烈，基底斷裂發育，具有強烈的火山活動[1]（圖1）。
新元古代青白口紀，由於地殼抬升，沉積不廣，厚度較薄，但分選性好，成熟度高，以碎屑岩為主，夾灰岩及泥灰岩。震旦紀時，華北地台主體上升，僅在徐淮膠遼地區接受沉積，為碎屑岩夾灰岩，在豫西、賀蘭山一帶有冰磧岩沉積。
寒武紀早期，華北地台上升為陸，遭受剝蝕。隨後開始下降，海水來自東南方向，向北侵進，逐漸擴大。除內蒙古地軸、東勝隆起為陸外，大部地區為海水浸漫。岩石為頁岩、泥岩、鮞狀豹皮薄層灰岩夾膏鹽層，說明為廣闊淺海環境沉積，在豫淮區、賀蘭山一帶堆積較厚，其餘廣大地區約400～500m[2]（圖2）。
圖1華北盆地中新元古代岩相古地理略圖
1.Ar-Pt1分布區；2.PT2+3分布區；3.郯廬斷裂；4.海槽邊界
①華北地台；②白雲鄂博邊緣坳陷；③賀蘭山坳拉谷；④宜川坳拉槽；⑤豫-晉-陝坳拉槽；⑥燕山坳拉槽
圖2華北盆地中晚寒武世岩相古地理略圖
1.古陸；2.濱淺海砂泥岩及碳酸鹽岩建造；3.濱淺海碳酸鹽岩建造
①東勝古陸；②膠遼古陸；③陰山-燕山古陸
奧陶系地層在華北地台以灰岩、白雲質灰岩為主，厚度變化不大，約500～600m，有一些地區夾膏鹽層，說明是穩定的淺海沉積。在平涼、賀蘭山一帶多為碎屑岩夾灰岩，厚度大，具有強烈的沉降特點[2]（圖3）。
圖3華北盆地早中奧陶世岩相古地理略圖
1.古陸；2.淺海碳酸鹽岩建造；3.淺海泥質岩及碳酸鹽岩建造
①東勝古陸；②膠遼古陸；③阿拉善古陸；④陰山—燕山古陸；⑤熊耳-伏牛古陸
圖4華北盆地中晚石炭世岩相古地理略圖
1.古陸；2.陸相碎屑岩；3.海陸交互相含煤建造；4.淺海台地碳酸鹽岩建造
①陰山古陸；②膠遼古陸；③秦嶺古陸
華北地台自中奧陶世至晚石炭世，整體上升為陸，直至中石炭世時，地台又重新下陷淪為海侵。本溪組含煤岩系在太子河流域沉積厚，向西到陝西尖滅，向南到洛陽、淮南缺失。晚石炭世為海陸交互相砂泥岩夾薄層灰岩，當時古地貌是南低北高，豫西、淮南沉積最厚，向北超覆，至大青山一帶，則為內陸斷陷盆地，形成陸相含煤建造[2]（圖4）。
二疊紀開始，華北地台上升為陸，全為沼澤湖泊，是一個主要的成煤時期。早期在太行山以西為河湖相沉積，以東為湖泊相沉積，在淮南一帶為近海沼澤地帶，煤系地層頗為發育[2]（圖5）。晚期，地台東部在整體上升的背景下由於差異沉降運動形成相互隔絕的內陸小盆地，而西部的鄂爾多斯地區為一大型內陸盆地，沉積了湖相雜色碎屑岩夾石膏層。
早三疊世，華北盆地呈現北高南低的丘陵山地地貌景觀，堆積河流湖泊相雜色砂泥岩組合，砂岩交錯層理發育，由北向南地層有增厚的趨勢。中三疊世，華北盆地在地殼隆升過程中隆起和坳陷在不同地區顯示不同的差異幅度。如內蒙古地軸抬升較高，使華北盆地相對向南遷移，北部沉積較粗；南部沉積剖面較全，為河湖碎屑岩沉積，早期為紫紅色岩層，晚期為雜色岩夾煤線油頁岩及泥灰岩。晚三疊世由於太行山以東抬升，分割為一些小盆地，如承德、濟源、渾江等。而西部鄂爾多斯則為一個完整的盆地，盆地東部抬高、西部坳陷，坳陷中心在慶陽、平涼、環縣一帶。沿東北方向大斜坡發育了大型河流，形成注入湖泊的三角洲相；西南緣山前地帶，堆積了邊緣沖積相的粗碎屑相帶；盆地中心的深湖區，則為細質的灰綠色砂泥岩相，含豐富的可採煤層，是優質的油氣源岩。
圖5華北盆地早二疊世岩相古地理略圖
1.古陸；2.近海盆地含煤砂泥岩建造；3.內陸坳陷砂泥岩建造；4.內陸斷陷粗碎屑岩建造；5.淺海碳酸鹽岩建造
①華北古陸北部隆起；②華北古陸南部隆起；③膠遼古陸
圖6華北盆地早中侏羅世岩相古地理略圖
1.內陸坳陷與盆地河湖砂泥岩含煤沉積；2.山間斷陷盆地河湖粗碎屑含煤沉積；3.活動斷陷盆地河湖碎屑岩及火山岩含煤沉積
侏羅紀早中期，由於太平洋板塊向亞洲板塊俯沖，在本區形成了北東走向的斷陷盆地群，在地貌上除濱海地區為低地外，其餘廣大地區均為起伏不大的地貌景觀。在這些斷陷盆地中，沉積了以粗碎屑為主的洪積沖積物和火山碎屑岩。隨後地殼活動減弱，地勢趨於平緩，盆地擴大，氣候濕潤，成為含煤地層發育的湖泊地區。華北西部的鄂爾多斯盆地是一個大型坳陷，底部發育了殘積、坡積和洪積相。延安組時期，盆地進入穩定沉積階段，發育了湖泊沼澤相含煤細碎屑岩沉積，有機物質豐富[2]（圖6）。晚侏羅世時期，東部多為半塹式小型斷陷盆地，每個岩性單元的形態均為楔形體，岩相厚度變化劇烈，其特點是火山岩分布極為廣泛。西部由於周緣山嶺抬升，盆地大大縮小，西側沿千陽—隴縣—平涼一帶，堆積了很厚的礫岩層。由於氣候由濕潤向乾旱轉變，沉積物中不含煤，夾有紅色泥岩，有些地區完全變為紅色碎屑岩。
白堊紀時期，華北地台由於燕山運動上升隆起從而解體斷裂，形成北東向分隔的斷陷盆地。早白堊世快速堆積了含煤砂礫岩層。其上覆以晚白堊世王氏組，為砂泥岩沉積，夾火山岩層，盆地內部鑽探資料也發現有暗色砂泥岩地層。華北西部的鄂爾多斯盆地僅有早白堊世沉積，上與新第三系不整合接觸，岩性有棕紅色宜君礫岩、洛河砂岩、羅漢洞砂岩及雜色環河組和涇川組砂泥岩，局部地區沉積的含煤層喇嘛灣組不整合於侏羅系之上。
華北盆地在第三紀時期的渤海灣地區[2]（圖7），其老第三紀為分割性斷陷，新第三紀為統一的坳陷，除中新統與漸新統之間為不整合外，其餘各統之間均為連續沉積。每一個凹陷自成一個沉積單元，由於湖岸水下地形陡緩不一，分陡坡、凹槽與緩坡。陡坡一側沖積扇與扇三角洲重疊；在凹槽內常有滑塌濁積岩；在緩坡一側為正常的沖積相、河流相、三角洲相，沉積物在還原環境下形成暗色有機岩，構成豐富的烴源岩。斷裂活動導致不同地區不同時期的基性岩漿噴發，其分布受斷裂的控制。新第三紀為一套河湖相褐紅色碎屑岩沉積，大面積覆蓋了全盆地。
圖7華北盆地老第三紀岩相古地理略圖
1.內陸裂陷湖盆含煤有機質砂泥岩相沉積；
2.內陸淺湖紅色砂泥岩相沉積
3油氣成藏
早在20世紀50年代，我國石油地質工作者就曾對華北盆地的找油前景給予了相當的關注。60年代初，發現了勝利油田、大港油田，隨後探明了渤海灣盆地第三系油區。70年代中期，任丘古潛山油田的發現掀起了華北地區在古老地層上勘探「新生古儲」油藏的高潮。80年代長慶大氣田的發現，確立了華北古生界天然氣的勘探前景。至於在華北地區究竟能否找到古生界「古生古儲」的原生油藏，或在其上覆的中、新生界地層中是否存在「古生中儲」、「古生新儲」或「中生新儲」的油藏，則是幾十年尚未完全解決的問題。因為華北盆地經歷了很長的地質歷史時期，在不同的時期發育了多種類型的烴源岩、多種類型的儲集體，油氣經歷了多次生烴、排烴、運聚成藏的過程，盆地中的油氣分布規律頗難勘探清楚。
根據多旋迴改造型的華北盆地油氣成藏資料分析，我們認為成烴成藏找油領域約有6個。一是以任丘古潛山油田、千米橋古潛山油田為代表的「新生古儲」型油藏，油源來自第三系。二是第三系「自生自儲」、「復式油氣聚集帶」油藏。這兩個時期的油藏是毋庸置疑的石油勘探領域。三是中—新元古界燕山坳拉槽原生油氣藏領域。四是以孔古3、7井油藏為代表的「古生古儲」型油藏，奧陶系海相碳酸鹽岩「自生自儲」。五是以孔古4井油藏為代表的「古生中儲」，可能還會有「古生新儲」型油藏，古生界地層作為油源層，以中新生界為儲層。後三個找油領域在勘探實踐中雖也有所發現，但尚未達到有實質性意義的突破。大量中生界湖相沉積含煤地層分布普遍，是較好的油源岩，但改造劇烈，殘留體支離破碎，若從勘探石油的意義上來講，也是值得重視的，確實是一個需要注意的找油新領域。
3.1中、新元古界原生油苗的啟示
華北北部燕山坳拉槽中、新元古界具備形成原生氣藏的基本石油地質條件，有比較好的生烴、儲集、蓋層條件和有利的成藏地質組合條件。對華北中、新元古界構造演化歷史的研究表明，三疊紀之前，華北北部只發育一些大型平緩的構造，地層沒有較大的變形；褶皺構造主要形成於三疊紀末開始的印支運動，之後被燕山-喜馬拉雅期構造運動所改造；而霧迷山組上部及其以上地層的烴源岩二疊紀末才開始成熟，到侏羅紀時地溫才逐漸由37℃升至門限溫度，進入生油期。所以，華北北部中、新元古界原生油氣藏的形成時間不會早於中生代[3]。在平泉縣出露的「雙洞背斜古油藏」就是一個被破壞了的原生油氣藏，它表明中、新元古界在地質歷史上確實曾發生過油氣生成、運移和聚集過程，而且證明油氣運移期和圈閉形成期配合良好。
3.2孔古3、7井奧陶系油藏的啟示
1993年孔古3井鑽入中奧陶統峰峰組碳酸鹽岩中，發現2個產油層，產低凝重稠油，產量為7.34t/d。1997年孔古7井鑽入奧陶系中，發現一層產低凝輕質油，產量為4.89t/d，經油源對比，程克明[4]、王兆雲[5,6]、王鐵冠[7]等均認為油源層為峰峰組下段和上馬家溝組二段，屬典型的古生古儲油藏（圖8）。
圖8黃驊坳陷孔西潛山孔古3井—孔古5井地質剖面[7]
Ek—老第三系孔店組；Mz—中生界；P—二疊系；C—石炭系；O—奧陶系
根據有機質豐度或烴轉化率隨源岩成熟度的演化規律，建立黃驊坳陷奧陶系烴源岩生烴模式。它表明，奧陶系碳酸鹽岩油氣生成過程大體上發生在相當於Ro值1.0%～1.6%的成熟-高成熟階段，高峰值Ro為1.3%左右，顯示出多旋迴盆地「二次生烴」過程特有的有機質演化生烴「遲滯性」和高成熟階段生烴特徵[4,7]。從黃驊坳陷奧陶系源岩Ro平面等值線圖分析，該坳陷大部分地區尚處於Ro值小於1.6%的成熟-高成熟階段，即處於奧陶系源岩的有效生烴高峰范圍內，有利於碳酸鹽岩石油的生成與保存。
根據孔古3井原油氣相色譜指紋剖析、儲層瀝青反射率和流體包裹體均一化溫度測定以及該井一維數值模擬結果，結合孔西潛山帶古構造發育史研究，判定孔古3、7井油藏具有兩次石油充注歷史。前期石油充注過程發生在二疊紀末古圈閉雛型期，後由於海西、印支運動的構造抬升，前期成藏石油遭到嚴重的生物降解作用而成為重稠油。老第三紀初構造圈閉定型期，出現後期石油充注成藏過程，也構成成藏的主關鍵時刻。由於兩期充注石油比率不同，孔古3井為低凝重稠油，孔古7井產低凝輕質油。
綜上所述，孔古3、7井奧陶系油藏的存在絕非偶然，它們是在有利的沉積有機相帶和多旋迴構造運動背景下和在碳酸鹽岩二次生烴遲滯效應、繼承性古圈閉發育史等因素制約下的產物。
3.3孔古4井古生中儲油藏的啟示
1995年在孔古4井中生界砂岩中發現油層，產低凝輕質油，壓裂產量為87.9t/d。經油源對比，賈振旺等認為源岩為上古生界煤系地層，王鐵冠等確定油源來自中石炭統太原組泥岩。
根據有機質豐度、類型和成熟度參數的綜合評價，黃驊坳陷內上古生界石炭、二疊系煤系地層中太原組泥岩屬於好烴源岩；山西組和本溪組泥岩為中等烴源岩，僅局部為好源岩；上、下石盒子組為差或非烴源岩。石炭系烴源岩的生烴模式表明，其油氣生成高峰大致在Ro0.8%～1.1%的范圍內，峰頂Ro值約為0.85%左右，屬正常的成熟源岩生烴模式。從石炭系源岩的成熟度分布來分析，除黃驊坳陷南部石炭系源岩Ro值高達1.8%、處於過成熟狀態以及中北部Ro值僅0.5%、處於臨界成熟狀態以外，絕大部分地區Ro值介於0.6%～0.9%之間，處於石炭系生烴高峰階段，利於油氣的生成和保存。
根據孔古4井砂岩儲層流體包裹體均一化溫度測定和砂岩膠結物自生伊利石K/Ar法定年，結合孔古4井埋藏史和熱史數值模擬，確定孔古4井砂岩油藏成藏期在始新世—中新世時期。孔古4井油藏的發現與研究表明，該油藏屬於典型的「古生中儲」油藏。上占生界源岩生成的石油，完全可以在上覆蓋層圈閉中成藏。
上述勘探實踐的事實告訴我們，華北油區不僅要尋找「新生古儲」型油藏，還要找「古生古儲」型油藏及「古生中儲」型油藏，甚至「古生新儲」型油藏，即古生界地層作為油源岩，以中、新生界作為儲層。因此，華北盆地具有廣闊的勘探前景。我們應繼續對華北地區進行深入細致的研究，准確地選靶。首先，要挑選油源豐富的深凹陷；其次，要選擇凹陷周緣的低凸起，這里油源充足、保存條件好，如蘇橋-文安-黃花店-泗村甸構造帶、歧北-北大港構造帶、燕南潛山帶、曙光潛山帶、烏馬營潛山帶等。
從整個大華北地區來看，太行山以西的鄂爾多斯地區古生界地層有機質成熟度普遍較高。下古生界奧陶系源岩Ro值已達1.6%～3.25%，上古生界石炭—二疊系煤系源岩Ro值也達1.4%～2.8%。從生烴和保存條件分析，古生界以產氣為主，找油已不現實。太行山以東的黃驊坳陷和冀中坳陷下古生界高成熟碳酸鹽岩具二次生烴作用生成石油，上古生界煤系成熟-高成熟源岩生成石油和凝析油、天然氣，是華北地區古生界油氣勘探的有利地區。
3.4阜新盆地中生界油藏的啟示
阜新盆地是中生代華北盆地的一部分。中、新生代的華北盆地是發育在古生代地台基礎上的斷陷型盆地。一個凹陷構成一個相對獨立的沉積單元，這個單元限制了油氣生成、運移和聚集等地質作用的空間范圍。不同盆地和盆地不同部分構造演化歷史和地質結構的差異，使得油氣藏形成過程不同，油氣分布也有各自的不同特點。
阜新盆地侏羅系為暗紅色泥岩、砂岩夾煤層，屬泥炭沼澤相的濱湖、淺湖相沉積，煤炭豐富，油氣顯示也十分普遍，在東梁構造上已發現淺層油氣藏。50年前，據日本人皆川信彌《阜新煤田之石油礦床概要》一文報道，在東梁一帶鑽的煤炭井，其中有4口井見到油氣流。建國初期，松遼石油勘探局鑽井4口，有2口井見少量油流[8]。據研究，有機質豐富，有機碳含量為2.57%，氯仿瀝青「A」含量為0.107%，總烴含量為226.34×10-6，烴轉化率為0.81%，屬較好的生油岩。結合盆地乾酪根鏡質體反射率數值，計算生油門限溫度為64℃。烴源岩埋藏較深，有可能成為今後的勘探對象[8]。
3.5第三系「自生自儲」油氣藏
渤海灣盆地第三系的多期構造活動使沉積作用具有多旋迴性，導致多套層序和生儲蓋有機匹配。老第三系湖相泥岩是渤海灣盆地的主要烴源岩，已發現的油氣藏多集中分布於生烴條件好的凹陷。老第三紀斷陷作用形成的湖盆成為陸源物質匯集和水生生物大量繁衍的有利空間，堆積物質豐富；湖相泥岩有豐富的有機質，有機碳含量為0.7%～3.27%，氯仿瀝青「A」含量為0.053%～0.35%，總烴含量大於500mg/L；乾酪根有多種類型，圍繞斷陷盆地中心呈環帶狀分布。老第三系生烴層位多，烴源岩厚度大，凹陷不同部位烴源岩達到門限深度有先有後，生烴期有早有晚，使得凹陷普遍具有長期生烴和多期生烴的特點。埋深大的烴源岩經歷了完整的生烴演化過程，已進入高成熟生油階段；在淺部位的烴源岩則處於低成熟或未成熟階段[9]。
老第三紀是主要烴源岩沉積建造時期，同時也是儲集岩形成的重要時期。老第三系各主要的儲集體是沉積於湖盆水體中的各種砂體，如三角洲、扇三角洲、濁積扇和灘壩砂體，其次是河流相和沖積扇砂體。三角洲和扇三角洲砂體規模較大，是形成大型油氣藏的有利儲集體。由於老第三系各種砂體鄰近生油岩系，生儲蓋配置好，構成了渤海灣盆地最重要的儲集體。新第三系河流相砂體廣泛發育，區域性覆蓋在老第三系之上。它本身沒有生油能力，主要由於斷層或不整合溝通了老第三系源岩而形成油氣藏。因此，渤海灣盆地新第三系油氣藏主要分布在新第三紀斷層活動的地帶[10]。
3.6「新生古儲」油氣藏
20世紀70年代中期，在渤海灣盆地發現了任丘古潛山油田，從此掀起了華北地區在古老地層上勘探「新生古儲」油藏的高潮。
渤海灣盆地在中生代隆起過程中的侵蝕作用使老第三系烴源岩與古生界乃至太古界地層直接接觸，所伴生的溶蝕孔洞和裂縫使前第三系具備了油氣儲集空間和滲透性，從而為「新生古儲」油氣藏的形成奠定了基礎。
「新生古儲」成油組合是以前第三系古潛山油藏為主、中生代時期為隆起區，是潛山油氣藏集中聚集區。大量侵蝕作用使古生界乃至太古界裸露地表，形成溶蝕和裂縫儲集空間；老第三紀差異塊斷作用使老第三系烴源岩與古潛山斷塊直接接觸，油氣或通過斷層或通過不整合面運移並聚集其中，斷層面和不整合面是向潛山供油氣的主要通道；老第三系不滲透泥岩覆蓋其上，石油氣免於擴散，並形成潛山圈閉。例如任丘古隆起或千米橋潛山[11]（圖9），主體地層是中、新元古界或下古生界碳酸鹽岩，在第三紀早期古潛山解體，基岩塊體發生強烈塊斷翹傾活動，翹升一側成為潛山或凸起，傾伏一側沉降為老第三系生油岩分布的斷層凹陷，這樣就使得潛山與老第三系生油岩或上下疊置或左右相連，使老第三系生油岩與潛山能夠直接或間接溝通，這就是潛山油氣藏與生油凹陷廣泛分布的基本條件。
圖9黃驊坳陷千米橋潛山凝析氣藏剖面圖
參考文獻
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[11]楊勇，王建富.欠平衡鑽井技術在大港油田古潛山勘探中的作用[J].勘探家，1999.4（3）:45～48.
㈡ 馮景蘭的生平簡介
馮景蘭， 字淮西、懷西。1898年出生於河南省唐河縣一個地主之家（其祖父有1200畝土地），父親馮台異是清末進士，哥哥馮友蘭是著名哲學家，妹妹馮沅君是現代著名女作家。這家有做詩的家風。馮景蘭也愛好做詩，繼承了這個傳統。他父親曾協助張之洞興辦「洋務」，欲以實業救國。這對幼年的馮景蘭有影響。不幸，景蘭小時喪父，以後靠母親吳清芝教育成人。景蘭兒時入家鄉私塾，後就讀於縣城小學，1913年入河南開封省立第2中學學習，1916年考入北京大學預科。1918年馮景蘭考取公費赴美留學，入美國科羅拉多礦業學院，學習礦山地質，1921年畢業；同年考入美國哥倫比亞大學研究院，攻讀礦床學、岩石學和地文學，1923年獲碩士學位。當年回國，從此終生獻身於祖國的地質教育和礦產地質勘查事業。
1923—1927年，馮景蘭任河南中州大學講師、教授和礦物地質系系主任。除教學工作外，他還研究了開封附近的沙丘。這是他與黃河治理和開發結下不解之緣的開始。1927年他還到河北昌平黑山寨分水嶺調查金礦地質。這是中國最早進行的現代礦床地質工作之一。1927—1929年馮景蘭任兩廣地質調查所（廣州）技正。他先後與朱翙聲、樂森璕等共同工作。調查廣九鐵路沿線地質（1927年，這是中國人自己首次在兩廣境內進行的現代地質調查工作）、粵北地質礦產（1927年底）和粵漢線廣州至韶關段（1929年）沿線地質礦產綜合考察工作等。他們對粵北的地形、地層、構造和礦產進行了詳細的調查研究；並充分注意到區內第三紀紅色砂礫岩層廣泛分布。該層在仁化縣的丹霞山發育最完全，因而命名為「丹霞層」。丹霞層厚300～500m，呈平緩狀產出，經風化剝蝕後形成懸崖峭壁，到處奇峰林立，構成獨特的景觀，遂命名為「丹霞地形」或「丹霞地貌」。這個命名至今為中外學者沿用。1928—1929年先後進行了以柳州為中心的煤田地質調查工作和桂北的煤礦、銀鉛礦、銻礦及「龍山系」、「金竹坳砂岩」等地層及區內構造運動做了大量調查研究工作。他們又在上述工作的實際材料的基礎上，對兩廣的地層、地質構造和礦產進行了綜合研究。1929年在爪哇巴達維亞（今雅加達）舉行的第四屆泛太平洋科學會議上，馮景蘭宣讀了關於廣東地質礦產的學術論文。回國後，他還著文介紹了國外火山學研究的進展。
1929—1933年馮景蘭任北洋大學教授，講授礦物學、岩石學、礦床學和普通地質學等課程。這段時期調查過遼寧瀋海鐵路沿線地質礦產、河北宣龍鐵礦成因、陝北地質等。
這時，馮景蘭不僅潛心於國內的地質調查工作，而且對國際上地學動態也十分重視，並且盡量將重要的信息介紹到國內，以提高國內地質工作的水平。如為促進中國礦產資源的開發，他編著了《探礦》一書。該書1933年商務印書館初版後，不止一次再版，發行甚廣。該書內容全面且簡明扼要，介紹了當時國際先進經驗。這本書也是如今的《找礦勘探地質學》前身。同年，他還發表了《放射性與地熱學說》的文章。而地熱地質在中國較為廣泛的傳播和應用應是70年代以來的事情。
1933年起，馮景蘭任教於清華大學地學系，不久，兼任地學系系主任，講授礦床學、礦物學和岩石學等課程。1933—1937年，暑假期間馮景蘭等調查了河北平泉、山西大同、山東招遠以及泰山等地的地質和礦產。他是招遠玲瓏金礦地質研究的先驅之一。近十多年玲瓏金礦的地質研究才是興盛時期。
1938—1946年，抗日戰爭時期，清華大學被迫南遷，在昆明與北京大學等校組成西南聯合大學，馮景蘭任西南聯合大學教授。1943—1945年間他還兼任雲南大學工學院院長和采礦系系主任。這段時期，馮景蘭主要研究四川、西康（當時有西康省建制）和雲南三省的銅礦。1942年出版了《川康滇銅礦紀要》。書中「關於西南銅礦之地理分布、造礦時間、母岩、圍岩、產狀、構造及礦物成分等均略作分析，以推論其成因，並估計其儲量，研究其產量多寡、礦業盛衰之原因，以及其將來發展之可能途徑。」由於該書既有理論概括又有實際意義。因此，獲當時教育部的學術獎。此外，還發表了《西康銅礦》（1941年）和《雲南大理縣之地文》（1946年）等文章。後者除作地貌學理論探討外，還注重實際應用，包括開發水力資源和水利等方面。可以說，這時期馮景蘭除在地質教育方面的貢獻外，還充分發揮了他在地質、地貌等方面科研的專長。
1946年西南聯合大學結束，師生回平津原校。馮景蘭仍在清華大學任教。1946—1948年間，他發表了《川康滇銅礦之表生富化問題》（英文）、《雲南之地質礦產及礦業》、《雲南玉溪地質礦產》、《中國水系的不對稱發展》（英文）等論文。
1949年中華人民共和國成立，馮景蘭積極投身於祖國的建設事業。先後在清華大學和北京地質學院任教，努力培養人才；同時還從事地質礦產和水利資源的調查研究。1949年11月，應燃料工業部之邀，馮景蘭調查江西鄱（陽）樂（平）煤田。1950年3月，應水利部邀請，參加豫西黃河壩址地質勘察。他指出，三門峽壩址的地質條件最好。同年7月，又應河南省人民政府之請，與張伯聲等對豫西地質礦產進行調查。1951年6月，馮景蘭被任命為中國地質工作計劃指導委員會委員，參與新中國地質工作的全面規劃。1954年又被聘為黃河規劃委員會地質組組長。同年12月，馮景蘭編寫了《黃河綜合利用規劃技術調查報告》中的地質部分。
1956年馮景蘭參加了全國12年科學發展規劃工作。同年被選為全國社會主義建設積極分子，出席了全國和北京市先進工作者代表大會。
1957年馮景蘭被選為中國科學院學部委員、一級教授。馮景蘭根據國家需要，開始招收研究生。他是中華人民共和國成立後第一批研究生的導師。他先後指導約20個研究生。這些人如今已經是教授、研究員和高級工程師。
1956—1958年，馮景蘭參加了中蘇合作黑龍江綜合考察隊工作，為中方負責人。1957年他赴蘇聯參加中蘇黑龍江綜合考察會議。兩國專家共同研究黑龍江流域開發規劃。他在會上的發言受到與會者的重視。1958年，馮景蘭在《中國第四紀研究》等刊物上發表論文闡述黑龍江水系地區新構造運動的8種跡象等。
在50年代，馮景蘭還調查過吉林天寶山銅鉛礦，遼寧興城縣夾山銅礦、甘肅白銀廠銅礦等。他對中國重要有色金屬礦床的地質特徵和成因作了分析研究。
60年代初期，馮景蘭的學術活動主要集中在金、銅等金屬礦床成因理論和區域成礦規律方面的研究上。他先後調查了北京市平谷、密雲等地的金礦、河北的淶源和興隆、冀東、浙江、豫西、鄂東、贛北、遼寧丹東等地的礦床。1963年9月，馮景蘭提出了「封閉成礦」的概念。1965年出版了馮景蘭和袁見齊共同主編的《礦床學原理》。
1969年11月至1972年春，馮景蘭與夫人在江西峽江農村五七幹校度過。他們從幹校回京後，馮景蘭立即翻譯國外新出版的《岩漿礦床論文集》中的文章，他一共譯了9篇。
1976年9月29日上午8時，馮景蘭因心臟病猝發去世 。
㈢ 在東北作簡單的地質考察可以有哪些方向
東北全線貫穿郯廬斷裂。我上大學期間曾在河北平泉實習那裡距遼寧錦洲很近內,平泉的地容質現象很多,可以做為一個學習考察的好地方,這里可以做為第一站,然後去長白山,那裡有幾百年內的火山噴發,還有好多地質現象.長春市內有個凈月譚那裡好象有一個什麼層，我在長春學習了幾年也沒有機會去，你可以到那裡去看一下，長春市內有地質宮博物館，你可以到那裡去看一下，那裡是亞洲最的地質類博物館。很值 得一看，還有難得一見的恐龍化石。最後一站是黑龍江省的五大連池火山和牡丹湖的鏡泊湖火山，它們都曾是全新世有過噴發。五大連池是剛評為地質公園，有好多火山景觀，老黑山、火燒山在1720-1721年有過噴發。形成了石海等特有的地質景觀。鏡泊湖火山是噴發時堵塞了河道形成了著名的鏡泊 湖。鏡湖湖火山區共有12個火山口，1-4號火山口開發為地下森林火山公園。黑龍江省內還有依通斷裂、嫩江斷裂，你也可以去尋一尋，祝你好運，記得帶個GPS。
㈣ 岩溶水系統脆弱性評價因素
一、岩溶水系統脆弱性評價因素
1.岩溶水系統水量脆弱性評價的因素
與水量有關的岩溶水環境問題包括了泉水斷流與過量衰減、區域水位持續下降、水資源超采以及相關的岩溶塌陷、地裂、海水入侵和由於區域流場變化引起的水文地質條件改變等等。岩溶大泉作為北方岩溶水系統最普遍的一種自然排泄形式，除了供水功能以外，還有重要的旅遊、生態等功能，因此岩溶泉水是在水量脆弱性評價以及水量保護區劃分中著重考慮的因素。從岩溶水系統整體出發評價其水量脆弱性需要考慮以下因素：
1）系統規模大小。岩溶水系統規模大小一定程度上能夠反映出岩溶水系統的調節性能和資源量大小。規模小的系統極容易引起資源超采、區域水位下降及相關的問題。
2）可開采資源量多少。
3）資源要素構成數量及動態。
4）系統結構模式。系統結構模式對岩溶水水量環境問題影響較大。例如，順置型系統模式泉水多由隔水頂板阻擋排泄，在岩溶含水層與隔水頂板一定埋藏深度（一般在100～250m）的接觸位置往往發育岩溶地下水強徑流帶，泉口下游存在承壓自流區。因此，在這種結構模式的排泄區打井或採煤活動，與由隔水底板隔水形成排泄的「單斜逆置型」系統的泉水更容易出現斷流。例如，太行山東部山前岩溶大泉，多數斷流。
5）泉水排泄出露形式。多數北方岩溶大泉的出露排泄與阻水體有關，除了岩溶含水層隔水頂、底板阻水作用形成的泉水外，斷層和火成岩體的側向阻隔出流形成的泉水也佔有一定比重。由於岩溶水在阻水體一側富集，因此，這類泉水也容易出現斷流。例如，在內蒙古桌子山地區的拉僧廟泉系由老石擔山東緣斷層使得桌子山組（馬家溝組）碳酸鹽岩含水層與克里磨里組（相當於平涼組）隔水層接觸而排泄（圖7-2），沿導水性很強的老石擔山東緣斷層大量開采岩溶水而導致拉僧廟泉水斷流。這種情況在汾渭地塹區最為普遍，區內多數泉水在山前受斷裂帶一側相對弱透水的地層阻水出流。由前述所知，區內泉水多與張扭性的裂谷山前斷裂構造有關，這些斷裂形成的岩石破裂以及沿斷裂岩溶發育強烈，從而導致具有很高的導水能力，沿斷裂帶開采岩溶水極易造成泉水乾涸或搬家。例如，太原晉祠泉，1954～1958年實測泉水平均流量為1.94m3/s，1977～1978年，清徐縣在距晉祠泉10餘千米的平泉和梁泉建成兩處自流井群，共14眼深井，最大自流量達1.03m3/s。開采使泉水流量逐年減少，直到1994年4月30日徹底斷流。中條山岩溶水系統內的南梁泉，20世紀80年代前流量為0.52m3/s，由於岩溶水開采流量逐年減少，2002年初在距其10km的太子灘鑿成一岩溶熱水井，井深1547.46m，自流水頭0.9MPa，使海頭泉流量嚴重衰減並於當年3月20日斷流，同時泉口處水位也降至地面以下10～12m。山西介休洪山泉的嚴重衰減也是在山前斷裂帶大量開采以及采礦排水的結果。陝西周公廟泉出露於亞柏斷裂帶，岐山自來水公司在斷裂帶內打井取水也使泉水失去了復出的可能。總體上，區域隔水頂板、側向地層或隔水岩體阻水出露的泉水水量敏感程度較高，相對而言，由區域隔水底板阻水形成的泉水水量敏感程度較低。
圖7-2 拉僧廟泉出流條件示意圖
2.岩溶水系統水質脆弱性評價的因素
（1）系統的規模
系統規模大雖然能在水量方面體現出較強的調蓄能力，但對水質而言就存在地下水循環更替速度慢的問題，一旦地下水遭受污染，恢復治理的難度將大大增加。另一方面，系統規模大小一定程度上也意味著系統資源要素構成的多少，一般系統規模越大，岩溶水的補給項構成越多，岩溶水水質的影響要素也就越復雜。
（2）系統內降水量
降水量作為岩溶水系統最重要的補給源，總體上水質質量相對較好，降水量大小所體現的是系統岩溶水「納污能力」。降水量大小也體現雨水對包氣帶岩土的溶濾程度，因此降水量對系統水質脆弱性具有正效應。
（3）系統結構模式
從水質方面，「單斜逆置型」岩溶水系統其上游往往存在煤系地層、容易遭受礦坑污水的滲漏污染，而「向斜-盆地型」岩溶水系統由於水位埋藏淺、淺覆蓋型岩溶區分布面積廣，地表水、地下水向心匯流，更容易遭受農業施肥等的污染。
（4）地球化學背景
煤系地層分布面積比重，中奧陶統碳酸鹽岩含水層中是否存在有石膏，覆蓋區分布的面積比重等等都是在評價系統岩溶水質脆弱性時需要考慮的因素。
（5）岩溶水系統包氣帶平均厚度
岩溶含水層包氣帶可以吸附降解部分污染物，總體上包氣帶越厚其自凈能力越強，岩溶水系統防污性能也越強。
岩溶水系統脆弱性是不同系統間脆弱性比較，是一個相對的概念，評價中各項因素的分級指標的確定將直接影響到評價結果。然而迄今為止，對岩溶水系統整體脆弱性評價的概念及方法尚未見探討，同時就目前所擁有的資料開展評價指標的定量化分類的條件還不具備，需要參與評價的要素不盡合理完備（比如人口密度等因素），這項工作只能隨著資料積累和評價方法的完善成熟逐步開展。
二、岩溶水系統含水層脆弱性分區評價因素與方法
岩溶含水層的脆弱性評價是系統內部岩溶含水層分布區環境問題的易發性分區評價。岩溶含水層的脆弱性同樣要分為「水量脆弱性」和「水質脆弱性」兩種。
1.含水層水量脆弱性分區評價的因素與方法
岩溶含水層的「水量脆弱性」是含水層對外界干擾的響應程度並引發水量方面水文地質環境問題可能性的表徵，這種敏感程度表現在時間和空間上。例如，在北方東部岩溶相對發育且覆蓋層厚度小的區域，開采岩溶地下水就容易發生岩溶塌陷，可認為這些地區具有含水層水量脆弱性特徵。同樣，如果某一地區開采岩溶水，在一定時間內會引起泉水流量（或水源地出水量）較大的削減量，也可認為含水層具有水量脆弱性。水量脆弱性的實質是含水層導水性能的綜合體現。由於與岩溶含水層水量相關的水文地質環境問題包括了純水量的問題以及特殊水量問題，因此水量脆弱性評價因素要與水文地質環境問題相結合。
（1）純水量脆弱性分區評價
純水量脆弱性是系統內某點的岩溶水位（包括區域或重點位置的水位）或流量（泉水流量或水源地出水量）對其他點在水量激勵下的時空響應，其制約的因素主要是岩溶含水層的導水性能。總體上，北方岩溶地下水符合達西滲流理論，能夠描述系統含水層滲流的數值模型更適用於純水量脆弱性評價，在後面的典型岩溶水系統（娘子關泉域岩溶水系統）實例中，我們採用了響應矩陣法進行評價。
（2）特殊量脆弱性分區評價
特殊水量脆弱性分區評價中需要把水位與具體問題的相關地質條件結合起來進行評價，北方最常見的主要有岩溶塌陷問題和礦坑突水問題。
在岩溶塌陷的脆弱性（或風險性）評價中，需要考慮岩溶發育程度、覆蓋層因素（包括厚度、岩性、結構及地貌條件）、地下水因素（包括埋深、變幅及地下水動態變化的動因）等因素。目前採用的評價方法有模糊數學法、神經網路法、GIS方法以及一些統計學方法等。在後面的典型岩溶水系統（棗庄十里泉泉域岩溶水系統）實例中，我們採用了模糊數學法進行評價。
對煤礦底板突水的脆弱性（或風險性）評價，20世紀30年代蘇聯學者斯列薩列夫提出了臨界水壓值公式，是一個純水量問題，後經實踐中不斷改進，中國煤炭研究院西安分院提出了突水系數並由此預測煤礦突水的風險大小，突水系數的表達式為
中國北方岩溶地下水環境問題與保護
式中：Ts為突水系數（MPa/m）；P為隔水底板承受的水壓力（MPa）；M為底板隔水層的厚度（m）；h1為礦山壓力破壞隔水層的厚度（m）；h2為隔水層中導升高度（m）。
1984年，煤炭工業部的《礦井水文地質規程》中，以突水系數0.6線為界，劃分安全區及危險區。然而大量統計結果表明，80%以上的煤礦突水與斷層有關，突水系數低於0.6的地區同樣出現底板突水問題。2007年中國礦業大學武強教授根據多年研究，提出了煤層底板突水評價的脆弱性指數法，採用GIS與人工神經網路、證據權法、Logistic回歸法及層次分析法耦合的方法對煤層底板突水脆弱性進行分區評價，為煤礦底板突水風險性評價提供了新的思路。但由於影響煤礦突水的因素比較多且較復雜，而且一些准確的數據難於獲取，因此，評價方法還有待完善。
2.含水層水質脆弱性分區評價的因素與方法
國外對狹義的地下水脆弱性（指水質脆弱性）評價方法目前主要有疊置指數法、過程數學模擬法和統計方法（Barnali Dixon，2007），單防污性能評價指數模型有30多種，其中，DRASTIC模型（D為地下水埋深；R為凈補給量；A為含水層介質；S為土壤介質；T為地形坡度；I為包氣帶影響；C為水力傳導系數）應用最為廣泛，它是美國環保局1985年提出的。在美國許多地區曾用DRASTIC模型進行地下水防污性能編圖，該方法在其他一些國家或地區也曾應用，例如，歐盟、南非、葡萄牙、奈及利亞、韓國、以色列等。然而一般認為DRASTIC模型更適合於鬆散層孔隙地下水脆弱性的評價。針對岩溶含水層的特殊性，歐洲制定比較多的岩溶含水層脆弱性評價方法，特別在COST620項目中廣泛應用並完善。評價中一般考慮的因素有覆蓋層（O因子，包括厚度、岩性等）、徑流特徵（C因子）、降雨（P因子，大小及動態）和岩溶網路發育特徵（K因子）。如基於起源-路徑-目標模型的EPIK法、PI法、COP法和基於示蹤試驗的VULK方法等。結合我國北方具體情況，我們認為含水層水質脆弱性評價中需要考慮因素有：
1）岩溶地下水的天然補給強度（降水量是其中之一，還應該包括河流、水庫以及其他類型地下水對岩溶水的補給）。
2）碳酸鹽岩分布埋藏類型。
3）包氣帶厚度。
4）岩溶含水層的導水性能。
5）到主排泄區（或水源地）的距離（可體現在滲流模型中）。
在各評價因素的分級中，結合我國北方岩溶水系統的具體情況進行了調整，具體方案在典型岩溶水系統實例中進行敘述。
㈤ (二)地質統計學在我國發展的3個階段
自1977年地質統計學引入我國至今大體上經歷了3個發展階段。
第一階段(1977年至1989年11月)。該階段為起步階段。宣傳普及,學習研討,發表論文,有關工業部門和個別礦山企業根據自己的需要,獨立進行開發研究,構成了該階段的主要活動內容。
在美國學者H.M.Parker博士將地質統計學的基本概念和內容系統地介紹給我國的數學地質及勘探、礦山設計人員之後,我國有關的學術專業團體的學術活動開展得非常活躍。1980年4月,中國金屬學會冶金地質學會在廣西桂林召開的第一屆遙感地質數學地質學術會議上,有10個單位的代表宣讀了他們的地質統計學研究論文。在這次會議上,正式成立了冶金地質系統的「地質統計學協作小組」。隨後幾年,在中國地質學會數學地質專業委員會,中國金屬學會冶金地質學會數學地質、遙感地質及計算機專業委員會,中國核工業部所屬學會和中國煤炭學會地質學會,以及礦山地質及采礦工程學會等舉辦的歷屆學術會議上,地質統計學的論文不斷增多,其地位也日益顯著起來。
與此同時,地質統計學的普及工作相繼開展起來。地礦、冶金、石油、核工業和煤炭等行業,為普及這門學科,先後以不同的形式舉辦了學術講座。地質礦產部於1980年還設立了地質統計學在儲量計算中的應用科研項目,由地礦部儲委、北京計算中心、雲南地礦局和中國地質大學(武漢)參加,經過4年的研究,完成了專題科研報告,冶金工業部地質局也設立了地質統計學科研專題,進行地質統計學理論方法研究、程序設計及實際應用,並出現了有關地質統計學專著:《地質統計學及其在儲量計算中的應用》(侯景儒、黃競先,1982年,地質出版社),《礦業地質統計學》(侯景儒、黃競先,1982年,冶金工業出版社)。江西德興銅礦採用普通克里格法計算了銅礦石儲量,並進行了采礦設計,在生產上作了嘗試。
在此期間,國內外學術交流活動十分活躍,從1978年起,我國先後派出許多專家學者到國外學習深造地質統計學。如地質礦產部中國地質礦產信息研究院李裕偉教授級高級工程師、中國地質大學王仁澤教授、北京科技大學侯景儒教授、有色金屬總公司南昌設計研究院吳庭芳高級工程師等都是這一時期先後派往美國、法國、德國學習的,如今都已成為本單位的這門學科的帶頭人和骨幹。與此同時,國外的地質統計學專家也應邀來華講學交流。這期間的學術交流有:1984年地質統計學家Ren在安徽銅陵講課;1985年美國亞利桑那大學Kim教授在西安冶金建築學院作學術報告;1989年4月美國斯坦福大學應用地球科學系主任A.G.Journel教授在北京科技大學舉辦講座等。
這期間國內出版的關於地質統計學的重要專著和論文有:《地質統計學》(地質部情報研究所編輯,1980),《地質統計學及其在礦產儲量計算中的應用》(侯景儒、黃競先,1982),《礦業地質統計學》(侯景儒、黃競先譯,1982),《線性地質統計學》(王仁鐸、胡光道,1988),《數學地質的方法與應用》(於崇文,1980),《地質統計學及其在儲量計算中的應用》(謝錫林、高德秀、謝溫宏、胡光道,1988)。隨著國內外學術活動的開展和有關部門及大專院校教學研究工作的進展,涌現出一批地質統計學的專家,他們活躍在各條戰線上,為地質統計學在國內的深入發展和應用、為開拓我國的地質統計學事業,作出了不可磨滅的貢獻,如侯景儒教授(北京科技大學)、張樹泉教授(北京科技大學)、於崇文教授、蔣躍凇教授〔中國地質大學(北京)〕、李裕偉高級工程師、尹鎮南教授級高級工程師(原地質礦產部)、余金生高級工程師(中國地質科學院)、謝錫林高級工程師(原地質礦產部)、王仁鐸教授〔中國地質大學(北京)〕、胡光道教授〔中國地質大學(北京)〕、陳仁寬高級工程師(北京有色冶金設計研究總院)、唐昌駿教授(成都理工大學)、陳俾茂教授(成都理工大學)、黃競先高級工程師(北京有色金屬研究院)、薛禹選高級工程師(核工業總公司地質局)、王家華教授(西安石油學院)、李新興教授(西安石油學院)、李行高高級工程師(中國有色金屬工業總公司)、李維明高級工程師(武警黃金指揮部地質研究所)、吳庭芳高級工程師(江西有色金屬設計研究院)、覃必成(陝西煤田地質勘探公司186隊)及以後的黃勇教授(江西會邁克科技發展公司)、向永生博士(武警黃金指揮部)、孫玉建博士(國土資源部礦產資源儲量評審中心)
綜上所述,該階段有3個明顯的特點:
1)大專院校和有關工業部門的研究設計單位是活動的主體,宣傳、學術交流和研究應用活動主要在這個范圍內進行。地質、物探、數學和數學地質等專業的一些專家、教授和高級專業技術人員成為地質統計學專業的主力軍,侯景儒、黃競先多次為冶金工業部等生產部門有關單位舉辦地質統計學學習班。
2)在地質統計學理論方法研究方面,以普通克里格法為主,泛克里格法、對數正態克里格法、因子克里格法也有研究。線性地質統計學是該階段的主旋律。非線性地質統計學、非參數地質統計學和多元地質統計學等理論領域,涉及的還很少。
3)在應用方面,主要是在學習的基礎上,各有關單位和有關專業人員結合本職工作,做零星的研究應用。基本屬於探索性的開發應用,隨意性較大,目的性不強,缺少系統的安排。在地質工作領域里,多應用於物探、化探、遙感數據處理及找礦預測等方面。其他領域涉及的較少。
1989年11月召開全國第一屆地質統計學學術討論會,這標志著地質統計學發展第二個階段的到來。
第二階段(1989年11月至1995年10月)。該階段開始從開發研究與學術交流活動轉向生產實踐,與地質勘探和礦山生產相結合。在這一時期,出現了推進地質統計學與生產實踐相結合的若干有影響的重要事件。
1)1990年10月,西安石油學院與油田結合,研製成功克里格繪圖系統,對牛庄油田數據進行了處理,繪出一批地質圖件。
2)1990年12月,武警黃金指揮部(以下稱「指揮部」)黃金地質研究所完成了國家「七五」項目——地質勘查指揮系統軟體應用及開發研究。於1991年1月由原國家計委主審通過了項目鑒定。該軟體(GEOLOG)是加拿大國際地質技術公司(IGC)研製開發的,指揮部於1986年購置該軟體英文軟體後,由武警黃金地質研究所進行了全面的漢化開發。經鑒定後的中文版CGLS,CGES軟體和原GEOLOG英文軟體都已由中國軟體登記中心審定核發了軟體著作權證書。該系統軟體中的儲量計算系統,提供了地質統計學普通克里格法和泛克里格法以及距離反比法。武警黃金地質研究所採用克里格儲量計算方法對河北省平泉縣窪子店岩金礦、山東省招遠市夏甸岩金礦、山東省棲霞縣後岩金礦、山東省煙台市辛安河下游砂金礦和外夾河砂金礦等3個岩金礦和兩個砂金礦進行了儲量計算,取得了滿意的結果,在此過程中,還舉辦了3期克里格法和CGES軟體培訓班,培養軟體使用人員60餘人。
3)1991年8月,由地質礦產部固體礦產勘查評價自動化系統項目(該項目為我國與聯合國開發計劃署合作項目)領導小組,為普及地質統計學在固體礦產勘查評價工作中的應用,在北京舉辦了「地質統計學環境評價軟體(GE-OEAS,美國斯坦福大學研製)學習班」。由美國地質統計學家B..LGibbs女士講授地質統計學原理和GEO—EAS軟體的使用。同期,國家礦產儲量管理局(全國礦產資源委員會前身)又在北京舉辦了地質統計學短訓班,由美國亞利桑那大學D.E.Myers教授講授地質統計學原理和GEO—EAS軟體。參加上述兩次培訓班的有27個省(自治區、直轄市)地礦廳(局)和18個省(自治區、直轄市)儲委的技術業務骨幹。
GEO—EAS軟體由數據文件管理,數據變數的轉換,單變數的統計量計算,變差函數分析,交叉驗證,克里格法計算,繪制等值線圖、樣品分布圖、線性回歸及散點圖等幾個相互獨立的程序組成。用來進行(二維的普通克里格法)環境評價。
4)1991年10月,國家礦產儲量管理局在武漢舉辦「提高礦產地質勘探報告質量研討班」。在研討班上,由國家礦產儲量管理局尹鎮南教授級高級工程師普及講授了地質統計學及儲量計算。學員來自地質、儲委、冶金、化工、武警黃金指揮部、煤炭、核工業、建材等工業系統20多個省(自治區、直轄市)的基層地質單位。絕大多數地質技術人員來自野外第一線。
5)1992年1月,國家礦產儲量管理局向各省(自治區、直轄市)礦產儲量管理局、礦產儲量管理辦公室、礦產儲量委員會辦公室、全國儲委油氣專委辦公室等單位下發了「關於積極支持在礦產和地下水儲量報告中應用計算機技術的通知」〔國儲(1992)7號文〕。「通知」中明確肯定了在礦產和地下水儲量報告中可以採用新的儲量計算理論、方法和計算機技術。實際上,這是對採用地質統計學方法計算礦產儲量提交地質勘探報告的肯定,在當時起到了積極推進地質統計學儲量計算方法的作用。
6)1993年1月13日,由國家礦產儲量管理局牽頭成立了有31個工業管理部門、研究單位、大專院校參加的「地質統計學應用協調組」,並通過了地質統計學應用協調組組織簡則和1993年度工作計劃。
7)1993年4月,在陝西省西安市,在全國礦產儲量委員會的支持下,由陝西省礦產儲量管理局組織審查,並通過了由國家武警黃金指揮部黃金第十四支隊提交的陝西省洛南縣駕鹿金礦地質勘探儲量報告。該報告是全國第一份採用地質統計學儲量計算方法及軟體系統提交的儲量報告,是第一份將地質統計學儲量計算方法直接用於地質勘探生產的開創性成果。
8)1993年8月,中法合作項目:「地質統計學在中國礦產資源儲量評價中的應用」,經地質礦產部批准立項研究。項目組織單位是全國礦產儲量委員會(原國家礦產儲量管理局)辦公室,項目專家組組長由尹鎮南教授級高級工程師擔任,項目參加單位有德興銅礦、武警黃金指揮部及北京科技大學等單位。
9)1995年4月,由全國礦產儲量委員會辦公室組織審查,並通過了全國第二份採用地質統計學儲量計算方法提交的山西省靈邱縣刁泉銀銅礦床勘探地質報告(提交單位是冶金工業部第三地質勘查局三一二隊),同時推出了北京科技大學地質系提供的「三維普通克里格法程序系統」。該「程序系統」包括資料庫、儲量計算及成圖三部分內容。
10)國家自然科學基金委員會在發展我國地質統計學方面也作出了貢獻。由侯景儒教授負責的科研項目「多元及非參數地質統計學理論分析及在金屬礦床的應用」(1990~1992)得到國家自然科學基金的資助。該項目在地質統計學理論及應用方面達到了國內領先地位,並通過冶金工業部鑒定。1993年,由侯景儒教授負責的另一課題「空間域及時一空域中多元地質信息的地質統計學理論分析及其應用」(1993~1995)也得到國家自然科學基金的資助。這兩項科研成果均匯集於他們的專著——《礦床統計預測與地質統計學的理論與應用》(冶金工業出版社,1994)之中。根據地質統計學發展的現狀及地質統計學研究內容的不斷擴大,侯景儒教授建議將「地質統計學」擴展為「空間信息統計學」(Statistics of Spatial Information),而且在北京科技大學為本科生、研究生開設了「空間信息統計學」課程。此外,侯景儒教授將若乾地質統計學理論成功地應用於冶金工業部重點科研項目「揚子地台周邊及其鄰域優質錳礦成礦規律及資源評價」之中,該項目於1997年獲冶金工業部科技進步特等獎。
11)1995年10月,全國礦產儲量委員會辦公室向各省(自治區、直轄市)礦產儲量委員會辦公室(礦產儲量管理局)、全國儲委油氣專委辦、各省(自治區、直轄市)地礦局(廳)、冶金工業部地質局、中國核工業總公司地質局、化學工業部地質局、武警黃金指揮部、中國有色金屬工業總公司地勘總局地質局、國家建材局地質勘查中心等部門單位,公布了關於「運用地質統計學方法提交地質勘探報告的編寫提綱和審查提綱」的試行意見。這個「試行意見」是審查地質勘探儲量報告的主管部門關於應用地質統計學方法技術的一個技術性法規文件。它標志著地質統計學這一先進的理論、技術在我國業已成熟,得到了國家的承認,在實用的技術方法中有了自己的地位,在應用領域有了自己的位置。這預示著地質統計學發展的第三階段已經到來。
第三階段(1995年10月至今)。該階段以全國礦產儲量委員會辦公室頒發的關於應用「地質統計學方法提交地質勘探報告的編寫提綱和審查提綱」的試行意見作為開始,確立了地質統計學的技術法規地位,進入以礦產資源政府管理部門為指導的礦業市場生存競爭的深入發展階段。
該階段的特點是:
1)地質統計學的技術法規的產生,確立了地質統計學技術方法在我國礦業領域中的技術地位。
2)為適應生產實踐的需要,地質統計學理論的研究更加深入,涉及的方法原理更加廣泛,整體理論水平與國際水平接近。除了研究最為深入的普通克里格法外,非平穩線性地質統計學、非參數地質統計學、多元地質統計學,以及近幾年作為地質統計學科前沿的時空域多元信息地質統計學等,都有了較深入的研究。
3)在應用方面有了實質性的突破。採用地質統計學方法提交地質勘探成果和開發礦山,已經為生產部門所接受,開始成為地質勘探、油田和礦山開發的實際應用方法,與生產實踐結合得越來越緊密。
4)為適應生產的需要,相繼開發研製並推出了適於國內生產需要的軟體系統。地質統計學的理論研究與相應的軟體開發同時並舉,把地質統計學的應用推向深入。如德興銅礦的克里格技術礦山開發系統,西安石油學院的克里格繪圖系統KMS,武警黃金地質研究所的地質勘探系統軟體,北京科技大學地質系的三維普通克里格法程序系統(3DOK)、三維協同克里格法程序系統(3DCOK)及指示克里格法程序系統(92DIK),地質礦產部的KPX2.0軟體系統。以及2004年後,國內礦業私營企業發展迅速,實力雄厚的私企為礦山企業發展的需要,開始研製自己的地質統計學軟體,如金誠信礦業工程公司的DIMINE軟體和紫金礦業公司的軟體。地質統計學軟體系統的研發和應用,促進了地質統計學在實踐中的應用。
5)地質統計學的技術方法已為廣大的地質勘探和礦山企業所了解和接受,在礦業市場受到廣泛的關注和了解。
6)國外地質統計學軟體系統進入中國礦業市場,並得到中華人民共和國國土資源部儲量司的認可。在我國礦業市場上有了自己的地位,開始發揮著越來越大的作用。與此同時,國外知名的地質統計學軟體公司(如Surpac,Dat-amine,Gemcom,Micromine等公司)開始在中國設立分公司或辦事處,相互競爭,根據不完全統計,其軟體產品在中國礦業市場的銷售量已達500~1000套,占據了中國礦業市場的絕對份額。
7)隨著國外地質統計學軟體公司進入我國,和對地質統計學軟體應用的不斷增多,在礦業領域中的應用范圍不斷擴大。如在礦庫建模、勘探網度確定、礦山開發設計、礦石品位優化控制、儲量計算、礦產資源儲量價值評估、礦產資源預測等方面。
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㈧ (一)我國地質統計學軟體的開發應用
20世紀80年代以後,我國地礦領域(包括地礦管理部門、學校、研究單位和生產礦山等單位)學習、研究地質統計學的活動方興未艾。許多單位開始結合自身工作的特點,把學習、研究地質統計學的重點向生產應用方面轉移。先後研製出一批水平較高,在全國范圍內有較大影響的地質統計學軟體。這批軟體代表了我國八九十年代地質統計學軟體研製的最高水平。開創了我國自己研製開發地質統計學軟體的先河。
1.「CGES」地質勘探系統軟體
該軟體是在武警黃金指揮部引進加拿大「IGC」公司GEOLOG軟體基礎上由武警黃金地質研究所經過3年(1987~1990年)艱苦研製於1990年開發出來的。該軟體結合我國地勘工作特點和編制地勘報告成果的要求,對英文版GEOLOG軟體實施全面漢化開發。軟體開發成功後,先後應用在河北省平泉縣窪子店岩金礦、山東省招遠市夏甸岩金礦、山東省棲霞縣後奇岩金礦、山東省煙台市辛安河砂金礦及外夾河砂金礦等礦床的儲量計算上,取得了滿意的結果。隨後開發出的「CGES」2.4版本,在武警黃金指揮部所屬地質隊推廣使用近10年,並被原化學工業部化學礦產地質研究所、有色總公司北京地質研究所和山東招遠黃金集團公司地質隊等單位購買應用。在黃金地質領域產生了較大影響。實踐證明,由武警黃金地質研究所對「IGE」公司GEOLOG軟體進行漢化、適合我國地勘工作特點的改造而研製成功的「CGES」中文地質勘探系統軟體,完全適合在我國的地勘工作中使用。
該軟體還作為國家「七五」項關項目的成果,於1991年1月通過了國家計委主持的專家評審鑒定,1992年在第二屆全國電子信息應用展覽會上,獲得國務院電子信息系統推廣應用辦公室頒發的「優秀項目」獎。以後經「中國軟體登記中心」審定核發了軟體著作權證書,從而確認了該軟體的技術合法地位。
1993年4月,在全國礦產儲量委員會的支持下,國家武警黃金指揮部黃金第十四支隊採用「CGES」軟體提交了陝西省洛南縣駕鹿金礦地質勘探儲量報告,由陝西省礦產儲量管理局審查通過。該報告是全國第一份採用地質統計學儲量計算方法和自行開發研製的軟體系統提交的儲量報告。該軟體對地質統計學在我國地質勘探工作中的推進與應用作出了很大貢獻。
武警黃金地質研究所的李維明高級工程師是研製「CGES」軟體的主要技術專家。「CGES」軟體的研製成功,使李維明高級工程師成為我國漢化改造國外軟體的先行者。
2.固體礦產勘查評價自動化系統(KPX軟體系統)
KPX軟體系統是我國地質礦產部與聯合國開發計劃署的合作項目,研發於1994年,1991年完成KPX1.0版本,1993年完成KPX2.0版本。
該「系統」以地質統計學儲量計算為核心,緊密跟蹤我國礦產勘查及儲量分類規范(1999年以前即GB/T17766—1999頒布前的儲量分類規范)完全適用於我國從礦產勘查到礦山生產整個礦產資源開發階段的軟體系統。應該說,它是一個頗具中國特色的勘查評價系統。這一特色清楚地標明在系統的基本功能與流程中(見圖示)。
地質統計學(空間信息統計學)基本理論與方法應用
「KPX」研製成功後,原地質礦產部已在其所屬的全國各省(自治區、直轄市)地礦部門全面推廣應用,並向全國地勘行業推廣。
3.三維普通克里格法程序系統(3DOK)和SMICKS系統
該兩個軟體均由北京科技大學地質系侯景儒教授領導的地質統計學研究組開發的,前一個軟體為原冶金工業部第三地質勘查局312隊所用。用於編寫山西省靈邱縣刁泉銀銅礦床地質勘探報告。該報告由原全國礦產儲量委員會辦公室於1995年4月組織專家評審通過。
「SMICKS」軟體系統屬研究類軟體,其內容為空間域多元信息協同克里格系統。
4.「GASOR」(儲層地質統計分析系統)
「GASOR」系統是由西安石油學院計算機系王家華教授主持研製開發的。該「系統」以地質統計學中的隨機建模理論、技術為基礎理論和方法,用於建立地層構造模型、層模型、沉積相模型、物性參數模型、砂體厚度變化等模型,從而形成相應的三維定量地質模型。
這是一個很實用的儲層隨機建模軟體系統,自1994年起,成功地應用於大慶、勝利、塔里木、遼河等油田。在這之後,與其他軟體一起被集成「石油滾動勘探開發一體化應用軟體技術」,由中國石油天然氣集團公司開發生產局推廣使用,在石油地質領域產生了較大的影響。
5.克里格技術礦山開發系統
該軟體系統為江西德興銅礦開發,用於該礦山的生產中。該礦山在生產管理中,以礦石品位的正確估計和局部塊段儲量計算為核心,對礦山開采實施管理,取得了很好的經濟效果。
除上述地質統計學軟體外,有關學校、研究院和地質隊等還自行開發出供本單位使用的地質統計學軟體,因影響范圍較小,這里不一一列出了。列出的這些地質統計學軟體基本上反映了我國20世紀八九十年代研製、應用地質統計學軟體的情況和水平。這個時期,我國經濟體制正處在由社會主義計劃經濟向社會主義市場經濟轉型時期,計劃經濟體制起著主導作用。從研發地質統計學軟體這項工作來看,各級政府礦產資源管理部門、學校、研究院、設計院、礦山企業等國有單位起著決定性作用。進入21世紀以後,我國已是社會主義市場經濟體制,礦產勘查市場十分活躍,礦產資源勘查開發投資主體多元化。在此背景下,地質統計學軟體的開發應用,隨著政府職能部門的變化和職能的轉變,已無條件實施已有的地質統計學軟體成果,因失去了穩定的管理與服務,很難再發揮作用,再研發就更難了。
地質統計學軟體的研發,開始進入新的發展階段。如果從時間上簡單地劃分,可分作兩個發展時期。
第一時期(1985~1998年):
1985年是我國第一個地質統計學軟體研發時期。
1998年為地質礦產部和全國礦產資源委員會撤銷重組,國土資源部成立時間。這一時期是我國經濟體制轉型時期,但計劃經濟體制仍起著主導作用。作為主抓地質統計學這項新科學技術工作的全國礦產資源委員會撤銷後,這項工作也就無條件實施了。所以把這一時期的終止時間定為1998年。
第二時期(1998年~至今):
這一時期,我國已是社會主義市場經濟體制,進入市場自由競爭時期。地質統計學軟體的研發主體呈現多元化,為實際應用而研發,成為這個時期的突出特徵。許多有實力的礦山企業和經濟實體,看到地質統計學在礦業經濟中的巨大作用和活力,特別是在蓬勃興起的數字化礦山中的作用,根據地礦領域和自身礦業企業的需要,多層次、多方位地進行地質統計學軟體系統的研發與應用。
研發水平比第一時期有了長足的進步。當今,活躍於我國礦業市場、具有代表性和影響力的有兩個軟體系統:一個是Dimine數字化礦山軟體系統;另一個是3DMine礦業工程軟體。這是兩個各具特色的軟體系統。
Dimine數字化礦山軟體系統是由中南大學數字礦山研究中心與長沙迪邁數碼科技服務有限公司聯合研發的。它在眾多相關地質統計學軟體中脫穎而出,代表著當前國內同類軟體的領先水平。
該軟體系統推出後,迅速在中國鋁業公司、中國五礦集團公司、中鐵資源集團有限公司、攀鋼集團有限公司、中國核工業集團公司等近20家大型礦業集團得到推廣應用。如今已經發展到近百座礦山,為這些礦山企業帶來了顯著的經濟效益。該軟體系統所以能夠得到眾多礦山企業的青睞,是與該軟體系統緊密結合中國礦山特點的實用性和理論、技術上的先進性分不開的。
該軟體系統以礦山企業的經濟命脈——礦產資源儲量為核心,把儲量動態管理系統作為主系統,圍繞著主系統開發出一系列適合中國礦山特點的系統軟體,如礦山生產調度實時監控與動態報告系統等,這是很具特色的。
在研發的儲量動態管理系統中,以廣泛通用的地質工程資料庫為基礎,建立三維礦體模型,進而得到塊段模型、品位模型,進行地質統計學克里格估值。這一估值過程,能夠隨著生產探礦工作的進展,根據經濟效益分析,對礦體進行動態固定,取得最佳的儲量效果,這是該軟體系統的又一大特色。此外,在礦體建立三維模型的過程中,能夠很清晰地得到礦體空間形態及其與勘探工程網度之間的關系,這對於礦山尋找後備儲量,制定礦山生產遠景規劃和指導礦山生產勘探,具有十分現實的意義。
同時,要特別提到的是,該軟體系統的研發工作,吸取了我國以往研發和應用地質統計學軟體,以先進的地質統計學理論為指導的經驗和缺少穩定的研發力量及技術服務的教訓,在研發力量和技術服務方面加大了力度,作了穩定扎實的安排。該軟體系統的研製,以中南大學數字礦山研究中心和資源與安全工程學院雄厚的科研力量為依託,堅持組織穩定、研發人才穩定、研製資金穩定的三穩原則,從而保證了軟體系統的先進性和技術服務的穩定性。
3DMine礦業工程軟體是北京三地曼礦業軟體科技有限公司在鞍山礦業公司和中國地質大學(北京)的合作指導下,研發成功的具有自主知識產權的軟體系統。該軟體以礦產資源儲量計算作為主要功能模塊,追蹤我國現行的礦產勘查及礦產資源儲量分類規范,把先進的地質統計學儲量計算方法與傳統的儲量計算方法有機結合起來,比較好地解決了既能滿足國際礦業領域對於地質統計學儲量計算方法的需要,又能適應國內傳統儲量計算現狀的要求。這在同類軟體中很少見到,應該說,在我國礦產資源儲量計算方面,這是一個創新範例,也是該軟體的一個突出特點。此外,該軟體另一個具有特色的地方,是它的實用性。這一特性集中地反映在該軟體的塊體模型上。
品位模型(也叫塊體模型)是一種資料庫的格式,是將數學地質與品位空間分布相結合的具體應用。這與傳統儲量計算的塊段法不同,存儲數據的時候更像內插替換一個值,而不是度量一個值。另外,一個主要的不同在於這個值具有空間參照性。第三個不同在於塊體模型在打開的時候置於內存中,從而實現動態運作,許多復雜的地質屬性,如各種等值線、界線等,只要需要均能夠繪制出來。
當前礦業軟體中引入塊體模型概念是在空間上,在一定的范圍內,確定一定尺寸的空間塊體,相對應的塊體有一個質心點,質心點上可以存儲所有屬性。在此基礎上,進一步劃分次級模塊,並保證礦體邊緣的塊體盡可能地與礦體界線(曲面)相一致,從而得到准確的估值。該軟體應用地質統計學方法,應用克里格法對品位分布進行估值,既實用又靈活,充分體現了估值技術的先進性。
塊體模型的實用性和科學性,大大提高了礦產儲量計算過程的可靠性,對於實現礦山設計及礦山生產科學化管理奠定了良好的基礎。
該軟體推向市場後,已在國內外許多礦山企業和地質部門得到應用,取得了良好的應用效果。
㈨ 長春市養正高級中學的養正書院簡介
位於西長春大街95號，現在是西長小學，100多年前，這里也是一所學校。1883年，長春的地方官李金鏞為改變本地當時「書院缺如，無以培植人才」的局面，號召地方紳士集資辦學，李金鏞親為表率，捐出奉銀一千兩，在他的倡導和帶動下，社會各界紛紛解囊捐助，短短三個月時間，就集資大約九萬一千吊市錢。第二年夏天，養正書院竣工，李金鏞親自來書院給學生們授課。養正書院內，適應當時考試制度的講堂、藏書室一應俱全，其中講堂上還懸掛著有李鴻章親筆楷書「養正書院」四個大字的橫額。
當年書院四周有圍牆環繞，院內有榆、柳、梧桐、丁香等，一到夏天，這里綠蔭蔽日，鳥語花香。
1907年，清政府推行「新政」，宣布廢除科舉制度，開辦新式學堂。養正書院適應潮流改為長春府中學堂，從此西方的科技文化知識進入了長春的課堂，開設了中文、外語、算術等12門課程，每周上課36小時，學制為五年。1913 年學堂改名為「長春縣立中學」。1915年改為「吉長道立中學」。東北淪陷初期，學校與「吉林省立第二師范學校」合並，成立「長春中學」，1937年又改為「新京市第二國民高等學校」。1945年光復後改為「長春市立第二中學」，次年更名為「長春市立中學」。
1958年8月，學校更名為「長春市第十二高中」，文革後更名為「長春市第十二中學」。
2007年，長春市為了均衡教育網點分布，解決鐵北沒有優質高中的問題，將長春市第十二中學與長春市第四中學整合成長春市養正高級中學，並新建校舍，致力於打造一所吉林省示範性重點高級中學。
長春市第四中學也有百年校齡，歷史悠久是兩校的共同特點，養正高中是對長春教育發展史的傳承。
如此，養正中學不僅是校齡長，而且也是數易校址。當年的養正書院位於今西長春大街95號，現在的西長小學。東北淪陷後，該校舍被「新京特別市公署」佔用，學校遷至樹勛街。1937年校舍遷至南嶺，即今天的長春市一中專，後又遷至附近（今吉林大學朝陽校區東區，曾經的長春市地質學校）。解放後，先遷至平陽街今長春市委黨校處，最終於1958年8月遷至平泉路，直至2007年被整合成養正中學最後遷移。由李金鏞創辦的養正書院是長春市第一所官辦的學校，它開創了長春文化教育的先河。從1883年—1888年五年期間，李金鏞還為長春地方做了很多實事、好事。在他離任時，長春百姓攀轅挽留，感激他為本地做的好事，稱贊他是關外的「李青天」。離開長春兩年後，李金鏞在黑龍江的漠河病逝，北洋大臣李鴻章奏朝廷把李金鏞的事跡付國史館立傳。長春百姓也為了表達懷念之情，就在他創辦的養正書院西側修建了李公祠。
從歷史上看，養正中學見證了中國近代的發展歷程，無論是滿清、民國，還是東北淪陷時期。學校始終把自己的命運和民族的命運聯系在一起，為國家和民族培養了大批的愛國志士和建設者。1919年「五·四」運動席捲長春，全校學生熱烈響應，發起了「提倡國貨，挽救滅亡」的反帝愛國運動。1951 年抗美援朝戰爭中，學校五百多名學生投筆從戎，赴朝參戰。著名軍事戰略家李際均中將就是他們的傑出代表。
學校的教學質量在社會上一直享有極高的聲譽。1959年高考升學率名列全省第三，1966年前十二高是全市僅有的兩所獨立高中之一。改革開放以後，又為國家輸送了大量的優秀人才。
一百多年過去了，當年的養正書院變成了西長小學，孩子們童真的面容掩映在朗朗的讀書聲時。如今只有院內的這株百年古樹，依然在見證著這里發生的點滴變化。