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国外工程地质研究现状

发布时间: 2021-03-05 20:08:07

『壹』  我国工程地质的研究现状

我国的工程地质学经过近50年的发展,今天已成为一门研究内涵丰富、理论体系严谨,具有中国特色的综合性学科,并且是国际工程地质界的重要一员。

纵览中国工程地质学的研究领域,是相当广阔的。主要的有以下几方面:

一、岩体工程特性研究和岩体工程地质力学的创立

大量的岩体工程实践遇到的是地基、边坡和地下工程围岩的变形破坏问题,促使工程地质学家与岩石力学家、土木工程师们关注对岩体介质特性的研究,认识到岩体与岩石是既有着本质区别又相互联系的介质。著名工程地质学家谷德振和他的同事们在一系列岩体工程勘察中,发现岩体的力学性质和行为主要受控于软弱结构面的展布,包括层面、断裂面、节理、片理等,使岩体成为非连续、非均质、各向异性的介质。他们首先从地质建造着手,划分工程地质岩组,运用地质力学理论方法,研究结构面的形成机制和空间分布规律,进而研究岩体结构特性,划分岩体结构类型。再按不同结构类型和工程建筑要求进行岩体力学试验及测试,最后再根据岩体结构特征和力学属性,建立力学模型作数学模拟和稳定性分析。将工程地质学与地质力学、岩石力学有机地结合起来,创立了岩体工程地质力学。它的理论体系、研究思路和方法,在国际上独树一帜。

20世纪80年代中期以来,在中国科学院地质研究所设立了工程地质力学开放研究实验室,吸收国内学者共同协作,开展工程地质前沿课题和生产上需要解决的问题的研究工作,每次学术委员会上都要讨论工程地质学发展的趋势和应制定的科研方向。无形中成为我国工程地质学的研究中心,推动着我国工程地质学的不断发展。

二、区域工程地质和区域地壳稳定性研究

我国地域辽阔,受地质和自然地理条件制约,区域工程地质条件复杂。因此,区域工程地质研究对国土资源开发利用,工程规划布置以及地质环境保护等意义重大。早在20世纪50年代末,老一辈工程地质学家刘国昌、张咸恭、姜达权等就开展了此项研究工作,出版专著和编制全国工程地质分区图。几十年来,各大河流域、部分省区和西南、西北山区都开展了较系统的区域工程地质和环境地质研究,积累了丰富的资料。经过数年的努力,于1990年首次出版了由任国林主编的1∶400万《中国工程地质图及说明书》,并附有全国工程地质分区图;1992年出版了由段永侯主编1∶600万《中国环境地质图系》,图系以工程地质内容为主。标志着我国区域工程地质环境研究取得了丰硕的成果。

“区域地壳稳定性”的术语是由原苏联工程地质学家最早提出的,但未作说明和专门研究。在20世纪50年代末,我国学者谷德振和刘国昌倡导此项研究工作。它的涵意是指岩石圈内正在进行的地质、地球物理作用对地壳表层及工程建筑安全的影响,即地壳现代活动对工程安全的影响程度。其研究思路是以地质力学理论为指导,强调以地质构造研究为基础,以断裂活动性、现代地应力场和地震活动性为主要研究内容,最终进行区域稳定性分级,分区和评价。在该研究领域,胡海涛等依据李四光的“安全岛”思想,指导重大工程场址的选择,取得了重要成果。例如,二滩水电站和大亚湾核电站的成功选址即是。区域地壳稳定性研究对我国工程地质勘察来说,具有特殊的意义,这也是具有中国特色,且在国际上处于领先地位的研究领域。

三、环境工程地质和地质灾害的研究

环境工程地质是现代工程地质学的一个分支,是研究由于人类工程—经济活动所引起的区域性和危害人类及工程安全的工程地质作用。这些有害的工程地质作用是诱发地震、地面沉降、地面塌陷、土地荒漠化、滑坡、泥石流等,它们常导致地质灾害。环境工程地质就是研究这些作用(或问题)产生的机制和条件,进行预测和防治,其目的为了合理利用和保护地质环境。我国正式研究环境工程地质始自20世纪60年代的新丰江水库诱发地震和上海的地面沉降。80年代初以来,共召开了四次全国性的环境工程地质学术讨论会,涉及的内容丰富多采。有些研究成果在国际上处于先进地位。例如,上海地面沉降的防治,区域性滑坡预测模型。1995年出版了第一本由刘传正著的《环境工程地质学导论》,全面论述了环境工程地质理论体系,基本研究内容以及各类环境工程地质作用研究的内容和方法,展示了环境工程地质的前景。

与环境工程地质相关的地质灾害的研究,也主要由工程地质界承担的。近十多年来,对危及人类和工程安全的各种地质灾害,都进行了广泛而深入的研究。在1989年1月召开的全国地质灾害防治工作会议期间,成立了主要由工程地质学家参加的全国地质灾害研究会,次年又创办了《中国地质灾害及防治学报》,对地质灾害的研究起了促进作用,对地质灾害的分类,形成机制、分布规律,预测方法及防治对策与措施等研究成果,及时在学报上开展交流。90年代还编制了中国地质灾害类型图,出版了段永侯等的专著《中国地质灾害》。众多的研究成果及著作,还有具体防治工程的成功,确立了我国在这一领域的国际地位。

四、特殊土结构和工程特性的研究

藉助于测试技术的现代化,我国在特殊土的微观结构及其工程特性的研究方面也有了长足的发展。所谓特殊土,指的是成分和结构特殊,其工程(地质)性质也特殊的土类。我国几乎所有的特殊土皆有分布,诸如淤泥土、黄土类土、膨胀土、盐渍土、红粘土,多年冻土等,它们的分布都具地域性,因此也可称之为区域性土。由于特殊的不良工程性质,对当地工程建设以及生命财产的安全意义重大,因而促使学者们开展了这方面的研究。这里需要特别指出的是,张宗祜、高国瑞、黄熙龄、孔德坊、李生林等学者长期以来对黄土类土、膨胀土和淤泥类土所进行的卓有成效的研究成果,有关它们的微结构特征和分类、物质成分、工程特性及指标,建筑稳定性评价以及处理措施等,都进行了深入的研究。

五、工程地质勘察的理论和技术方法

工程地质学为工程建设服务是通过勘察工作来实现的。工程建筑与其所在的地质环境之间存在着相互作用和相互制约的矛盾关系,要通过工程地质勘察才能搞清楚。50年来,难以计数的大大小小各类工程建筑通过勘察,积累了十分丰富的经验和教训。总地说,我国的工程地质勘察经历了三个历史阶段:第一阶段是1966年以前,勘察工作体制由全盘学习苏联到自主独立发展,勘察工作严格按规范要求进行,为国家基本建设的一批重大工程项目提供了地质依据。当时在工程选址和场地评价中,着重于工程地质条件的阐明和定性评价为主。第二阶段是1966年到1978年,“文革”期间工程地质勘察受到严重干扰而很不正常,破坏了基本建设程序,一些大工程搞了边勘察、边设计、边施工的“三边”方针,盲目简化勘察程序,有的重大工程实际上搞了一次性勘察,造成严重损失。如葛洲坝水利枢纽、焦枝铁路、第二汽车制造厂等工程即是。第三阶段1978年以来,以经济建设为中心的改革开放年代,形成了较完整的工程地质勘察体制,制定新的勘察规范,与国际接轨,勘察质量大大提高。在土木工程中又引进欧美国家的岩土工程技术体制,两种技术体制并存。一些重大工程采取国际招标方式,以引进国外先进的勘察技术和资金。工程地质勘察工作进入了一个新的历史阶段。

经过数十年实践和理论研究,逐渐形成和完善了我国工程地质勘察的理论体系,即“以工程地质条件的研究为基础,以工程地质问题的分析为核心,以工程地质勘察技术方法为手段,以工程地质评价决策为目的。”这一理论体系在由张咸恭、王思敬和张倬元主编的《中国工程地质学》中得到了充分体现。可以无愧地说,我国的工程地质勘察事业在上述勘察理论体系的指引下取得了巨大成就,令世人嘱目。例如,三峡、小浪底、二滩、刘家峡、龙羊峡等一批巨型水利枢纽和水电站工程;大亚湾、秦山核电站;宝成、兰新、成昆、南昆、大秦、京九等铁路干线;还有许多新兴的城市、矿山等等。所取得的优质勘察成果,保证了工程的顺利设计、施工和运行,也得到了国际同行们的赞许。在勘察基础上,形成了“水利水电工程地质”、“铁路工程地质”、“矿山工程地质”和“城市及房屋建筑工程地质”等专门工程地质系列。

当前,新技术方法在工程地质勘探中被推广应用,已取得了较好效果。例如,遥感图像(航卫片)在工程地质测绘填图中的应用;大口径钻进和小口径金刚石钻进在水电工程地质勘探中的采用,砂卵石层钻探与取样新技术,套钻和岩芯定向钻进技术;声波探测、地质雷达、地球物理层析成像技术(CT)、钻孔彩色电视录像及图像处理系统等物探技术的使用;计算机技术在工程地质勘察中普遍采用,各种专用软件的开发等。

50年来我国的工程地质教育一直兴旺不衰。至今全国有十余所高等学校设置有培养工程地质专业人才的院系,为国家培养输送了大批研究生和本科生。此外,在中国科学院地质研究所等多所科研机构专门培养工程地质专业研究生。形成了一支宏大的工程地质专业队伍。在教学实践中,编写出了各具特色的系列工程地质专业教材。高校和科研院所还承担了一些重大的生产和科研课题,既完成了生产、科研任务,又培养了优秀专业人才。

中国工程地质界与国际工程地质协会的联系密切,在20世纪80年代初不少同行加入了国际工程地质协会,建立中国国家小组,随工程地质专业委员会一起活动。中国工程地质界积极参加国际工程地质协会组织的学术活动。自1983年起我国组团参加了历届国际工程地质大会,所提交的论文数都位居前列。现任国际工程地质与环境协会主席,是我国工程院院士王思敬教授,他是1998年在荷兰阿姆斯特丹举行的第8届国际工程地质大会上被推选担任此职的,这是中国工程地质界的骄傲!

『贰』 国外研究现状与进展

矿区土地资源综合利用的核心是生产组织和矿山土地复垦与生态重建。最早开始矿区生态环境恢复治理工作的是德国和美国。20世纪60年代,许多工业发达国家加速矿区环境保护法规的制订和恢复治理工程实践活动,自觉地进入了科学恢复的时代。进入70年代,矿区的环境恢复治理技术以采矿、地质为主体,集环境、农学、林学等多学科为一体,发展成为一门牵动着多行业、多部门的系统工程[10]。80年代以后矿区生态环境治理工作呈现蓬勃发展的态势[11~23]

国外许多国家对土地复垦十分重视,如德国、美国、加拿大、俄罗斯、澳大利亚等都十分重视矿山复垦工作,矿山土地复垦率已达80%。20世纪90年代以来,重建矿区生态环境,实现可持续发展,得到世界各国的重视,土地复垦不仅是将损坏和压占的土地恢复到可利用状态,而且要重建良好的矿区环境,使新的景观在许多方面相似,甚至优于开采前的状况。由于各国的自然条件不同、经济状况不同、土地状况不同,故各国都有自己的矿区土地资源综合利用与复垦特色。

德国系统地对土地进行复垦始于20世纪20年代[24,25],从最初的植树、造林到多功能复垦区域的建立,目标从以林业、农业复垦为主,转向建立休闲用地、重构生物循环体和保护物种上,即所谓的混合型土地复垦模式:农林用地、水域及许多微生态循环体协调,统一地设立在一起,从而为人和动物、植物提供较大的生存空间。整个活动经历了由简单到综合,由幼稚到成熟的过程,为合理规划土地用途,建立新景观提供了机会,进而满足了生活水平逐步提高的人们对娱乐休闲场所的需求[26]。对土地复垦与生态重建规划控制体系,一是褐煤规划;二是企业规划。褐煤规划以联邦空间规划和州规划的目标作为基本目标,对景观重建作出了明确的规划和规定[24]

美国矿区复垦的管理工作主要由内政部牵头,由内政部露天采矿与复垦办公室负责实施[26],矿业局、土地局和环境保护署等部门协助对与本部门有关的土地复垦工作进行管理,各州资源部负责辖区内矿区的复垦工作。美国的土地复垦将生态环境恢复、重造自然景观、改善公共环境,作为第一要任。美国复垦标准和要求苛刻,对露天采矿来讲,涉及从环境保护、自然景观恢复到消除对土地生态和周边环境的污染;土地复垦标准涉及矿山废弃物处理,采矿土地恢复等诸多方面内容。

在澳大利亚,矿业公司申请采矿许可证时须与土地所有者达成土地复垦协议,并得到当地政府的许可;在开采过程中,矿业公司应对开采结束的矿区范围内进行科学的地形整理和表土覆盖,然后可将整理好的矿区用经济协议的形式转交给复垦公司;为确保矿区复垦的顺利实施,澳大利亚对矿区复垦实施抵押金制度。

通过多年的努力,发达国家的矿区复垦率已经达到50%以上,有的达到了75%以上[27]。闭矿之后的矿山废弃地要恢复本地植被群落,因为这样的群落所需要的后期维持费用最少,并为后续的土地利用提供了较大的弹性空间。在制订完成标准时,管理机构倾向于采用植被构成、丰度、密度和覆盖率等指标,同时他们希望生态系统恢复功能,是可持续的,需要最小的维持费用。Bell认为矿山土地复垦的目标,一是保证矿山废弃地的稳定,保证其不会被风和水所侵蚀;二是将土地恢复到可利用的状态。Tacey等认为,成功的复垦地是一个稳定的生产性生态系统,有着与周围环境相似的可维持的生物物理过程[28]。例如,新南威尔士州Bridge Hill Ridge以前的砂矿区,经过复垦后,与周围环境融为一体,现已归入Myall Lakes国家公园[27]。澳大利亚的土地复垦一般要经历以下阶段:初期规划、审批通过、清理植被、土壤转移、存放和替代、生物链重组、养护恢复、检查验收。执行复垦保证金制度,并且基于鼓励和推广的目的,它会要求复垦工作做得最好的几家矿业公司只缴纳25%的复垦保证金,而其他的公司则必须缴纳100%的保证金。

加拿大通过了《加拿大环境保护法案》(简称CEPA,1999)和《加拿大环境评估法案》(简称CEAA),以法律的形式系统、全面地对加拿大矿区环境评估和环境保护进行了约束。

俄罗斯土地复垦界认为,土地复垦是在受工业影响的土地上,采取旨在有计划的创建和加速形成具有高生产力、高经济价值、最佳人工景观的采矿、生物、工程、土壤改良及生态学综合技术措施来恢复土地。整个土地复垦过程分成工程技术复垦和生物复垦两个基本阶段。农业复垦和林业复垦在俄罗斯是最普遍的,由于林业复垦对土壤恢复的要求不很严格,投资较小而得到广泛采用[29]

矿产开采对土地资源的破坏性影响早就被人们所认识。关于开采沉陷对土地破坏的研究一直受到广泛关注,研究主要是对破坏特征的描述和沉陷预测预防上。Damody,Quither,Ham,Sel-man等对此作过有关研究,认为开采沉陷对土地的影响主要包括土壤侵蚀、地表排水系统的破坏、积水、农作物减产等[30~32]

国外将生态理论用于土地复垦的研究开展较早。1992年国际复垦会议论文纲要中,“成功复垦的生态学评价”(ecological eval-uation of reclamation success)被列为其中一项;1998年国际复垦会议论文纲要中,“恢复理想景观的土地复垦”被列为其中一项。

Richard J.Hobbs在澳大利亚进行的生态恢复试验表明,景观破碎化和栖息地的改变引起了许多大规模的土地退化和生物多样性减少。复垦关键在于保存大斑块和连通性,为取得它们,应进行植被恢复[33]

Petr.Sklenika等认为,煤矿区景观重建是一种特殊类型的景观规划,应以景观异质性作为景观重建规划设计标准,对景观结构进行量化,其目标就是使煤矿区重建景观与周围地区生态价值相协调[34]

A.Lausch等通过对土地利用监测认为,矿区开采对景观形成扰动,改变景观格局。一般随着开采活动的进展,原有景观数量呈下降趋势,开采活动停止后稳定,同时沉陷景观由小到大,受复垦活动影响又由大变小,林地、水面等其他景观不同程度增加,景观多样性提高,斑块破碎度增加[35]

土地空间安全格局是生态规划的组成部分,由生态规划发展而出现并得到进一步深化。20世纪初,生态学开始呈现与规划、系统工程等学科的全方位融合趋势。以Geddes,Park和Wirth等人为首的学者利用生态学原理在城乡建设中的应用研究,奠定了生态规划的基础[36]

20世纪60年代后,以《增长的极限》、《寂静的春天》等著作为代表,国际上掀起了基于生态基础的人类理想栖息环境研究的热潮,生态学与规划学融合日趋加快。1969年,McHarg的《设计遵循自然》就是这方面的力作[37],成功地提出了区域规划的生态学研究框架,其因子叠合的生态规划大法被称之为McHarg法,并得到广泛的应用;克罗(D.S.Crowe)提出了景观规划概念,Om进一步提出了生态系统模式[38~40],把生态功能与相应的土地利用模式联系起来,提出了规划结合生态思想的概念与方法;1982年由McHarg发表的《自然设计》进一步阐述了McHarg的生态规划思想,探讨了在生态平衡基础上如何建立自然与人和谐关系的方法[41]

20世纪90年代,生态规划得到广泛应用,在理论和实践方面都有诸多新的成果。《绿色城市》等著作均较系统地探讨了城市的可持续发展方针和生态化途径;1993年英国城乡规划协会中的可持续发展研究组发表《可持续的环境计划》,提出将自然资源、能源、污染和废弃物等环境要素管理纳入各层次的空间发展规划;1996年的联合国人居大会上制定的人居环境议程也用城市生态学观点表述了城市可持续发展的目的。“将社会经济发展和环境保护相融合,在生态系统承载能力内去改变生产和消费方式、发展政策和生态格局,减少环境压力,促进有效的和持续的自然资源利用。为所有居民提供健康、安全、殷实的生活环境,减少人居环境的生态痕迹,使其与自然和文化遗产相和谐,同时对国家的可持续发展目标作出贡献[42~45]。以福尔曼为首的部分“自然保护学派”强调人地和谐的未来景观研究[46,47],提出了集聚间离析和生态网络体系观点。

目前,自然生态服务价值的经济学量化也引起人们的重视,以Costanza[48]等人为代表的学者将经济因素引入景观生态学模型,使景观生态学与区域生态—经济系统的管理与规划相结合。提出“区域生态经济系统(regional ecological systems)”观点,在管理和规划模型的设计上强调公众、特别是持股人的参与,以及变化过程的不可预测性。

景观指数为景观研究人员的景观结构研究提供了重要量化方法。McGarigal是景观指数的倡导者,也是FRAGSTATS软件包的设计者之一,对一些研究实例的部分景观指数的可靠性和阈值进行了评价,并强调尺度在景观指数解释中的作用。(O’Niel)等人分别对景观指数在不同景观生态学案例研究中的作用进行了评价[49]

『叁』 国内外研究现状

国际油气与固体矿产资源领域最重要的发展趋势就是全球资源一体化、市场一体化。因此,在能源战略甚至是国家发展战略中,必须把开发利用海外资源作为核心内容,建立相应的信息库、决策方法库和动态分析模型。

很多发达国家、石油跨国公司和国际组织,以及一些有影响力的研究机构,很早就已经认识到建立全球资源开发利用的数据库和决策支持系统的重要性。比如埃克森公司、道达尔公司和壳牌公司都具有这些数据库和风险管理系统。其中,埃克森公司的全球油气系统最为著名。这些数据库和评价技术在公司范围内,是核心技术和资源,不会与别的公司和国家共享。同时,有许多权威的国际咨询公司开发出了类似的数据库和风险管理体系,比如著名的IH S公司就具有非常详细的数据库,对外服务中价值极高。

国外一些著名的研究机构或政府部门,如:国际能源署(IEA)、国际应用系统分析研究所(IIASA)、美国能源部(DOE/U.S.),已经建立了旨在辅助决策的能源系统。最具代表性的能源模型是美国能源部开发的国家能源模型系统(NEMS)和国际应用系统分析研究所与世界能源委员会(WEC)合作开发的IIASA-WECE3模型。

NEM S模型是美国EIA/DOE(美国能源部能源信息署,简称EIA)于1993年开发的能源经济区域决策支持模型,目的是通过模拟美国及国际能源市场来规划能源、经济、环境、安全因素对美国能源消费、价格、安全的影响,为决策者制定国家能源发展战略和规划提供必要的决策信息支持,其中最重要的模块就是石油和天然气的全球生产、消费、资源、贸易和价格运行的动态模型。依赖此模型,可以规避国际石油市场的价格风险,规避海外油气进口的供应风险,规避本国能源消费的需求风险。

ⅡASA-WEC E3模型是ⅡASA和WEC于20世纪90年代开发的基于动态线性规划的能源-经济-环境决策支持模型,它是以连续的、相互独立的情景分析方式,研究受不确定性因素影响的未来社会、能源消费和技术发展的一系列可能的状况,从而为决策者制定能源长期和短期规划提供信息支持。

国内已经意识到海外开发需要现代化的风险管理技术的支撑,但是目前只有一些分散的研究,尚未从国家层面上系统地规划和协调实施,更没有形成支持企业海外投资决策的系统。

国内的石油公司,特别是中国石油天然气集团的国际油气勘探开发业务已经有10多年的历史。在这方面积累了大量数据和信息,也开展了大量的研究。例如,在资源方面,中国石油天然气集团经济技术研究院具有世界盆地数据库和最近开发的区块图集,对海外投资环境,特别是法律法规、合同模式、条款数据和投资信息的基本数据和信息,有一定的积累;中国石油天然气勘探开发公司(CNODC)海外中心具有许多国家的项目资料和一线的实践者。但是还没有系统地建立针对海外资源开发利用的风险管理系统。相比之下,中小石油公司,特别是民营石油公司十分缺乏系列的数据和信息支持,更没有辅助的风险管理系统。

在全球矿产资源利用方面,发达国家的政府机构和许多跨国公司都定期地进行全球矿产资源分布及潜力分析,一方面将其作为制定国家资源安全战略的重要依据,通过调整资源规划和政策,以应对资源供应的风险;另一方面为国家制定资源勘探开发战略、优选有利区块、确定投资方向提供依据,为正确决策,减少失误提供可靠保障。

美国地质调查局(USGS)矿产资源开发利用的目标是促进环境、资源和经济因素一体化,把项目部署与国家和公民的需要紧密结合起来,更好地为社会发展与经济建设服务。矿产资源的研究内容主要有4个方向:一是矿产资源的支撑能力和社会需要,维护相关数据库,研究矿床评价和分析方法、成矿作用、金属矿产和成矿环境;二是矿业经济和国家政策,调查矿产品信息(矿产品概要、矿业调查、矿产年鉴和国际矿业等),为国家公园、森林和土地资源管理提供矿产资源、地球化学和地球物理资料;三是矿业环境和公众健康,研究废弃矿产地、地球化学和地球物理背景,评价地质环境;四是矿产技术方法和资料发送,进行矿产相关数据库和信息资料更新。

『肆』 国外研究现状

1.2.1.1 国外实物地质资料服务研究起步较早

西方发达国家,如美国、加拿大、澳大利亚、荷兰等建立了国家地质调查局,负责实物地质资料的管理和服务研究工作。英国自1835年成立世界上最早的地质调查局以来,实物地质资料服务研究一直伴随其地质工作的开展而存在和发展。美国、英国等发达国家在实物地质资料服务对象、服务方式、服务内容、服务标准上开展了理论和实践的探索,也形成了较为成熟的模式,都值得我们借鉴(姜文利,2013)。

1.2.1.2 发达国家地质工作的任务向地质信息转移

21世纪以来,各发达国家的地质工作向地质信息转移,以满足本国可持续发展战略的需要。美国地质调查局制定的《美国地质调查局战略计划(2000-2005)》和《美国地质调查局矿产资源工程五年规划(2006-2010)》提出确保美国得到可靠的地质资料数据。英国地质调查局发布的《英国地质调查局战略科学计划(2005-2010)》提出要提供综合客观、公正和最新的信息,以满足国内外用户的需要。

1.2.1.3 国外许多专家提出了先进的服务理念

如F.Herrera等(2001)认为,地质资料整合服务有四个基本问题:标准、资料一致性、描述多样化的地质资料的代表模型以及查询与交互服务。Marcus Apel(2006)分析了从三维地质模型到三维地球科学信息系统的转变,认为有三个基本因素很重要:资料模型、查询功能和资料管理。Steve Peedell等(2005)认为,一个空间地质资料基本结构包括政策、公共机构准备工作、技术、资料和人才五个要件。

1.2.1.4 发达国家学者研究开发丰富的地质信息服务产品

许多发达国家研究开发了多种实物地质资料的服务产品。巴西地质调查局提供产品的基本定位有三点:公益性、需求第一、集成服务,提供在线服务。英国地质调查局有大量的产品和数据可供免费下载。发达国家地质调查局网站信息资料丰富,能满足社会公众的需求。

『伍』 国内外区域地质调查现状

区域地质调查一直是被高度重视的基础性地质工作,是一个国家主要的公益性、服务性工作。世界各国的小比例尺1:500万,1:250万,1:100万,1:50万基础地质填图已基本完成。欧美发达国家中比例尺1:25万,1:20万,1:10万地质填图已基本完成,大比例尺1:6.336万,1:5万的地质填图,少数国土面积大的几个国家除外,有些已经完成,有些也基本完成。个别国家正在进行更大比例尺1:2.5万填图方向的工作。

由于地质新理论、新技术、新方法的快速发展,人们对地质现象的认识进一步深化,经济的可持续发展和社会发展对矿产资源的依赖性更强,也提出了更高要求,欧美发达国家开始了第二轮、第三轮的地质填图及修编工作,并不断向社会提供第二版、第三版等多版不同比例尺的地质图及相关图件。

20世纪末,世界经济的不稳定性主要受矿产资源的影响较大,各国更加重视地质填图找矿工作,有些发达国家设立了“国家地质填图计划”。如美国的国家合作填图计划、俄罗斯国土资源调查计划、英国的新系列填图计划、加拿大的国家地质科学填图计划、澳大利亚的国家地质科学填图计划、印度的陆地地质填图计划等。各国地质填图战略也发生了重大变化,都高度重视南北极地和各大海域的洋底填图,把向海洋要资源变成了地质填图的新领域。

我国自1916年前中央地质调查所成立后,少数中外地质学家也做过一些零星的路线地质调查,对一些著名山系如秦岭、南岭、祁连山、天山及云贵高原、青藏高原等地做过一些局部工作。对一些交通比较方便的地区如北京西山、江苏宁镇、湖南、江西、四川等地区还填制过少量的大中比例尺区域地质图,奠定了我国区域地质调查工作的基础,锻炼培养了一批世界著名的地质学家。

新中国成立后,随着国民经济的快速发展对资源的需求量不断增加,以及国家基本建设对基础地质的需要,从1953年起国家有计划地开展了区域地质调查工作。

1953~1980年间先后完成了除台湾省外的全国区域地质调查942.8×104km2,编制出版了全国1:100万地质图、大地构造图、矿产分布图、内生金属矿床成矿规律图、地震等值线图、遥感地质图等一系列图件。

1956~1999年间我国除内蒙古、青海和西藏外,大多数省(区)完成了1:20万区域地质调查,完成陆地面积691×104km2,占国土面积的72%。

自1985年以来,1:5万区域地质调查工作比重加大、速度加快,重点完成了一些成矿区带、重大地质实害区和重要经济开发区1:5万区域调查159.3×104km2,占国土面积的16.6%。

经过近40年完成的1:20万区域地质调查资料,由于地质理论研究滞后和技术手段落后,许多还不能用于国家经济建设中去。已完成的近160×104km2的1:5万区域地质调查,虽然提供了新的地质资料,但还未形成整体全貌的区域资料。

我国的区域调查工作方法基本上是沿用前苏联的工作规范,根据我国的实际情况,先后制定了不同阶段的1:20万和1:5万区域地质调查的技术要求。1991年制定完成了沉积岩、岩浆岩、变质岩三大岩类1:5万工作方法指南,1995年制定出版了可适应计算机成图的《地质图色标标准及用色原则》,这些标准的制定保证了我国区域地质调查工作的顺利进行,加快了此项工作大力开展。

几十年来全国区域地质调查工作取得了丰硕成果,为社会各行各业提供了可靠的基础地质资料。截至1997年共出版2896幅1:5万区域地质图,已向全社会公布。1994年全国各省区完成了“区域地质志”、“区域矿产总结”,对国家近30年来的地质调查成果进行了较完整的总结。1994年“中国区域地层数据库”顺利完成,实现了全国地层的动态对比研究。

当前区域地质调查正在拓宽服务领域,开展了一系列专题填图,运用了行之有效的新方法,充分应用RS和GIS及CPS等“多S”高新技术,全面提高区域地质调查的科技含量和调查质量与效率。更好地为社会经济建设服务、为社会发展服务,需要高效、快速、准确和全方位地提供基础资料。

『陆』  国际工程地质的研究现状

20世纪下半叶,全世界经济在相对稳定的环境中发展,各类工程建设的规模愈来愈大,对地质体的干扰也愈益严重,促使工程地质学科的长足发展,其理论基础和学科体系更趋完善、成熟。20世纪50年代后期至60年代中期,欧洲几处水利工程的重大事故都是由地质问题引起的。例如,1959年法国马尔帕塞(Malpasset)薄拱坝的溃决,就是由于片麻岩坝基内陡倾软弱结构面在水库蓄水后产生张裂,以至其中空隙水压力剧增,使左坝肩岩体压裂而导致整个坝的崩溃。1963年意大利瓦依昂水库左岸大滑坡更是举世震惊。当水库壅水至225.4m(坝高261.6m,是当时世界上最高的双曲拱坝)时,左岸约3亿m3岩体突然以28m/s的速率下滑,将水库中5000万方水挤出,以高过坝顶150m的涌浪冲向下游,导致近3000人死亡。惨痛的教训促使国际工程地质界认识到有必要成立一个国际性学术组织,共同切磋重大的工程地质问题,进行学术交流,探讨发展趋向。在1968年召开的第23届国际地质大会上成立了国际地质学会工程地质分会,后改名为国际工程地质协会(英文缩写名IAEG),并下设多个专业委员会。

国际工程地质协会决定每四年召开一次国际工程地质大会,还不定期地举行专题学术讨论会。至今已召开了八届大会。历届大会报告与研讨的专题有:岩土体的工程特性;特殊岩土的工程地质研究;区域规划与城市区工程地质;工程建设区的工程地质问题和场址选择的工程地质评价;重大环境工程地质问题;地质灾害评价、预测和防治;工程地质勘察技术等。参加历届大会的代表中,还有不少土力学家、岩石力学家和岩土工程学家。专题性学术讨论会十分活跃,内容丰富多采,有人类活动与地质环境、建筑材料、诱发地震、大坝工程地质、采矿与地质、环境地质学与城市发展、斜坡及块体移动、可溶岩工程地质问题、山区环境地质、工程地质填图、工程地质与古遗址古建筑保护等。

在对地基、边坡和地下工程有关的岩土体稳定分析及评价时,世界各国的工程地质学家都意识到,应与土力学家和岩石力学家配合协作,来研究解决这些问题。为此国际工程地质学会于1975年与国际土力学及基础工程学会(ISSMCE)、国际岩石力学学会(ISRM)决定定期举行三个学会的秘书长联席会议,以讨论协作问题。它反映了工程地质学的发展趋势。

1976年先后出版的Q.Zaruba和他的学生V.Mence合著的《工程地质学》(Engineering Geology)和P.B.Attewell及I.W.Farmer的《工程地质学原理》(Principles of Engineering Geology)这两本著作,可代表20世纪70年代国际工程地质学的水平。

人类活动导致严峻的环境形势,需要工程地质学家作出响应。在1980年巴黎第26届国际地质大会上,时任国际工程地质协会主席的原苏联学者Е.М.Сергеев列举了人类工程经济活动的大量数据和事实,来说明现今时代人是强大的地质力量,并认为人类活动使自然地质作用改变和新的灵生作用的发展。在大会上工程地质学家们一致通过了《国际工程地质协会关于解决环境问题的宣言》,标志着现代工程地质向环境地质学进军的时代开始了。愈来愈多的工程地质学家参与环境保护与自然灾害的研究领域。在联合国教科文组织协调下,主要由工程地质学家参与的《国际减灾十年》计划的制定,为全人类在20世纪最后十年内减轻自然灾害的困扰作出了贡献。为了体现工程地质学家将环境保护作为义不容辞的已任,在1997年于希腊雅典召开的一次会议上,协会正式改名为国际工程地质与环境协会(英名缩写名仍为IAEG)。

至今,工程地质研究已经由欧美国家向发展中国家扩展,国际工程地质学科研究和工程地质工作实践正在稳步发展。

『柒』 地质灾害易发区国内外研究现状

4.1.1 国外现状

由于研究的地域范围不同和对地质环境认识的差异,国内外研究者对地质灾害易发区的理解也有不同。

国外对地质灾害敏感性评价类似我国的地质灾害易发程度评价。美国灾害敏感性评价以地质、地形条件和以往发生的灾害空间分布情况为依据进行评价(Nilsen,1977;Shek,1977;Carrara,1983,Brabb,1984,Brand,1988;Cross,1998等)。美国地质调查局在《美国国家滑坡减灾战略——减少损失的框架》(2003)中认为,可供规划和决策使用的滑坡编目和滑坡敏感度图对全国滑坡多发区是绝对必要的。

欧洲国家在阿尔卑斯山较多地开展了滑坡敏感度和危险性评价,并把评价结果应用于滑坡灾害的减灾管理。意大利P.Aleollt(2000)采用GIS技术对意大利北部阿尔卑斯山前缘的Piedmont地区的滑坡、洪水、雪崩、山谷口堆积等灾害的敏感性、危险性及总的风险进行了区划性制图研究。A.Car-rara,M.Cardinali和F.Guzzetti等(1991)利用GIS技术将统计模型应用于意大利中部某小型汇水盆地的滑坡敏感性和危险性评估。亚洲国家,如日本、韩国在一些滑坡地质灾害多发区也开展了滑坡敏感度和危险性评价,H.Haruyama和H.Kawakami(1984)利用数学统计理论对日本活火山地区由降雨引起的滑坡灾害进行了敏感性和危险性评价,Saro Lee对韩国的一些地区分别应用多元统计和神经元网络模型进行了滑坡灾害敏感性和危险性评价。一些国家,如澳大利亚直接开展斜坡地质灾害风险评价,其中敏感性和危险性评价是其基础,如M.Michael-leiba等(2000)在澳大利亚的一项城市发展规划项目的斜坡地质灾害研究中,把斜坡灾害的敏感性、危险性、易损性、风险评价作为一体,以GIS软件为技术平台,分别采用平面和三维评价系统,对Cairns地区进行了斜坡地质灾害的敏感性、危险性和风险评价。Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl(1994)在分析哥伦比亚的Medellin地区滑坡、泥石流等斜坡不稳定性引起的区域地质灾害敏感性和土地及生命易损性的基础上,利用GIS技术将两者合成制作了风险评价分区图。

4.1.2 国内现状

进入21世纪以后,在原有研究的基础上,我国在全国范围内有计划地开展了全面的地质灾害调查与防治,积极吸取国际地质灾害防治研究的先进方法,并公布实施了《地质灾害防治条例》,将地质灾害易发区的研究纳入了国家法制的轨道。

1)1999年以来,在全国地质灾害严重区开展了以县(市)为单元的“县(市)地质灾害调查与区划”工作。调查灾种为崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等,截至2005年,共进行了700个县(市)地质灾害的调查与区划工作。中国地质环境监测院已完成545个县(市)信息系统的集成和综合研究。

在各调查县(市),根据野外调查的结果和地质环境资料,结合灾害点和灾害隐患点的密度,划分地质灾害易发区并编制“地质灾害分布与易发区图”是其主要任务之一。《县(市)地质灾害调查与区划实施细则》明确指出“地质灾害易发区”是指容易产生地质灾害的区域。基于地质灾害现状,地质灾害易发区可划分为高易发区、中易发区、低易发区和不易发区四类。

2)从2002年开始,各省陆续开展了分省地质灾害防治规划工作,主要依据1∶50万环境地质调查和县(市)地质灾害调查成果,对省内地质灾害易发区进行了初步划分,22个省编制了分省地质灾害易发区图(1∶50万~1∶200万)。

3)张梁等(2002)将地质灾害易发区表述为地质灾害危险性评估,并认为地质灾害危险性(易发程度)评估就是研究不同地层单元组合、区域地质构造单元特征、地形地貌条件下的区域地质灾害规律,以及气象、人类活动方式条件下的区域地质灾害诱发规律和时间活动规律。前三类因素是决定地质灾害区域分布规律的背景因素组合,这些因素具有空间上的分布规律,而且随时间的变化性极小,属于稳定型的控制因素,是地质灾害易发程度的背景条件。后两类因素属于地质灾害的触发因素,随时间的动态变化较大,它们与背景条件的组合状况决定了地质灾害的时空规律。

4)岑嘉法(2003)认为,地质灾害易发区是指地质环境条件脆弱,具备发生地质灾害条件,容易产生地质灾害的区域。如在地球内动力作用强烈地区(高地震烈度区、活动断裂区、区域构造交会处等)、地球外部营力作用强烈带(如暴雨中心区、河流侵蚀带、岩土体松散分布区等),以及人类工程经济活动剧烈地区(如人口密度大,工业、农业、城镇、交通建设强度大区)等。只要有触发因素,即可产生地质灾害。该区的确定,主要通过较大比例尺的环境地质与灾害综合调查后实际圈定,经济建设与工程安排应尽量避免在易发区内。如果需在易发区内建设,要进行工程项目地质灾害危险性评估工作。对工程建设作出地质灾害现状、工程建设可能诱发或加剧地质灾害的预测和综合评估,并提出地质灾害防治措施对策。现进行的县(市)地质灾害调查与区划,就是要实地圈定地质灾害易发区范围。

5)刘传正等(2003)提出的“潜势度”是某一地区在没有任何降雨、地震、人类活动等情况下发生地质灾害的潜在条件的量化指标,具体是指地质灾害基础因子(地形地貌、地表植被、地层岩性和地质构造)与响应因子的综合表现,并编制了三峡库区地质灾害潜势度、危险度等图。

6)全国山洪灾害防治规划编写组和水利部长江水利委员会进行的山洪灾害易发程度评价,是利用各省(区、市)1∶50万或1∶100万泥石流、滑坡分布图,以泥石流、滑坡的“线密度”和“规模”所反映的“可能成灾点”的多少进行评价,即“可能成灾点”越多,灾害易发程度越高;“可能成灾点”越少,灾害易发程度越低。在参考相关部门成果及进行实地调查的基础上,以小流域为单元,划分出了泥石流或滑坡灾害高易发区以及中易发区和低易发区。各区的划分具体指标如表4.1所示。

在上述工作的基础上,编制各省(区、市)1∶50万或1∶100万山洪诱发的泥石流、滑坡灾害易发程度分布图。该图除反映泥石流、滑坡灾害的易发程度以外,还通过编绘地形坡度分区和地层岩性分区,标示地貌区划和区域构造形迹,综合反映了由山洪诱发的泥石流、滑坡灾害易发程度区划与地形地貌、地层岩性及地质构造的相互关系。从而可以通过图件,分析出不同区域地质背景与地形地貌条件下,泥石流、滑坡灾害高、中、低易发区的分布规律。并以此进行逆向校核、修正,使泥石流、滑坡灾害易发程度区划图更为科学、合理、可靠。

表4.1 山洪诱发泥石流、滑坡灾害易发程度分区标准

7)2003年11月,我国国务院公布了《地质灾害防治条例》(中华人民共和国国务院令第394号),并规定2004年3月起施行。该条例要求“实行地质灾害调查制度”,并在此基础上编制地质灾害防治规划,规划所包括的5项内容之一就有“地质灾害易发区、重点防治区”。2004年颁布的《地质灾害防治条例释义》进一步明确指出,地质灾害易发区,是指具备地质灾害发生的地质构造、地形地貌和气候条件,容易或者可能发生地质灾害的区域。地质灾害易发区必须经过地质灾害基础调查才能划定。易发区是一个相对的概念,并且可按照灾害种类划定,不同灾种其易发区范围不同。

『捌』 国外研究现状及进展

1.3.1.1 深断裂与成矿

前苏联的M.A.法沃尔斯卡娅、И.H.托姆松和美国J.库廷纳等强调线性构造带和深断裂对成矿的重要控制作用[38]。主要是一些区域性的线性构造,包括深断裂或深部构造在地表的反映,组成区域性的聚矿构造带,具有全球性和深成性等特点,是地壳上一个高渗透带,多呈经向或纬向分布。这些深断裂不受大地构造单元的限制,可以穿切不同的大地构造单元,甚至在海上和陆上联成统一的构造体系。

聚矿构造带的主要标志是发育深断裂带、岩浆杂岩带。沿聚矿构造带伴随多期次的岩浆活动,构成一些岩浆杂岩活动中心和矿化中心,由于构造带每次活动下切深度不同,因而成岩成矿特点也有不同。

区域上主要的内生矿化特别是组分复杂的大型、特大型矿床,都集中在聚矿构造带与其他线性构造的交汇处,尤其是不同级别、期次断裂构造的交叉点上,是矿带中矿结、矿田有利分布区。

J.库廷纳对美国西部内生矿产研究表明:西太平洋底有一些纬向深断裂延伸到大陆基底,其中重要的是门多西诺(Mendocino)、默里(Murray)及先锋(Pioneer)深断裂,它们与其他方向线性构造的交叉点是铜、铅锌矿的产出部位[39]。E.拉德克维奇、И.H.托姆松和M.A.法沃尔斯卡娅等对苏联外贝加尔和远东多金属矿带的研究表明,基底构造中的隐伏断裂在上部构造层中表现为密集的线性裂隙带,一些大矿集中在聚矿构造带与NE、NW、SN三个方向断裂的交叉点上[40]。据И.H.托姆松的资料[41],美国西部几个重要成矿带,大矿也集中在NE向与纬向构造的交叉点上。在南美安第斯山有五个聚矿构造带,控制着秘鲁、智利、玻利维亚和阿根廷境内的铜、锡和稀有金属矿床。

1.3.1.2 板块构造与成矿

国外对于巨型构造与成矿作用的研究,目前最流行的是板块构造与成矿[42]。以H.A.Hess、A.H.Mitchell、R.H.Sillitoe为代表,提出了全新的板块成矿理论体系[43~51]。这一成矿理论体系,能较好地解释了山东胶东金矿主要成矿动热地质背景,也就是太平洋板块运动对欧亚大陆中生代地质变革与演化起着极其重要的作用。

(1)太平洋板块运动对中国东部地体的影响

太平洋板块运动对中国东部地质构造演化的影响深远。上田诚也[52]研究提出主要有三个阶段的演化(S.Uyeda,and A.Miyashiro,1974):早期阶段约120 Ma,大洋中脊正靠近亚洲大陆;第二阶段90 Ma,洋脊紧靠大陆,库拉板块俯冲,大陆板块厚度减薄,火山活动增强;第三阶段约40 Ma,洋脊俯冲在大陆板块之下,厚度减薄,大陆板块靠近海一侧破碎移动,日本岛弧形成。总之,太平洋板块由东南向北西向欧亚大陆俯冲。中国东部处于压扭性应力场环境,上部地壳以左旋平移构造为主。太平洋中脊逐渐靠近大陆,以较大的角度向日本岛俯冲,出现三波川高压低温变质带[53,54],日本岛火山活动加强。北部为库拉板块,南部为太平洋板块,由于太平洋内有两条扩张脊,南部没有消减带,迫使库拉板块高速度消减于亚洲大陆之下,温度升高,地幔物质融熔并上涌,大量花岗岩侵位。这时板块运动受到来自大陆北西向的对抗挤压,致使出现了NE-NNE向压性左旋平移构造体系;在郯庐断裂带以东地区有向北平移的现象,太平洋板块俯冲在中国东部大陆地壳下(120 Ma)。

与板块活动相应的地质构造特征,以NE-NNE向压扭性左旋剪切断裂为主体。在中国东部出现一系列大陆隆起、坳陷和左行平移带。规模巨大的郯庐断裂东侧发育着北东向褶皱和断裂,它们以北东向为主,和郯庐大断裂以小角度斜交,包括三山岛断裂、焦家断裂、招平断裂等,这些断裂具有控、容矿构造之特征[55]

(2)板块运动与成矿作用

鲍曼(Boman,1987)提出板块运动演化与成矿作用主要有四个阶段[42]:早期地拱-裂谷阶段,主要形成超镁铁质岩、暗色岩、深源岩石及有关矿产,如金伯利岩金刚石矿,金-铀、铅锌矿床等。第二阶段,大洋中脊及大洋板块扩张阶段,形成大洋拉斑玄武岩建造、蛇绿岩套,相伴矿产有塞浦路斯型块状硫化物矿床,“黑烟囱”钼-锌矿床。第三阶段,俯冲消亡阶段,大洋板块消亡于大陆壳下,大陆板块增生,洋壳及地幔楔在大陆下部分熔融,发育巨大规模构造-岩浆带,伴生有重要的金属矿产,有铜、金、钼、铅、锌等。第四阶段,地壳固结成稳定地块阶段,这个时期会出现隆起和坳陷相间格局,该阶段存在时间可能较短;由于地幔物质上涌,地拱-裂谷作用再次活化,又回到裂谷作用阶段。

(3)大陆内部热点成矿作用

大陆内部热点及其附近的火山作用和深成岩浆活动,通常以富含碱质并具有环形构造发育为其特点,喷出岩以流纹岩为主,含少量粗面岩,有时尚见玄武岩,侵入岩有碳酸盐岩、过碱性花岗岩、不饱和碱性岩。据Burke和Dewey[43]的研究,在大陆裂谷发育之前,地幔柱的上部有不少非造山型花岗岩体侵位。Sillitoe[49~51]指出,有些锡矿床的形成与该类花岗岩有关。广泛被引用的实例是尼日利亚约斯高原的锡矿。在巴西与地幔热点有关的含锡花岗岩产于朗多尼亚的花岗岩体中。据普里姆(Priem)等研究,它们均属产于稳定克拉通内部的非造山岩体。

(4)大陆裂谷及拗拉槽的成矿作用

裂谷是地球表面的重要构造现象,它是在引张背景下形成的断陷带,由于地幔上隆而形成主动型裂谷,也可由于应力场中的不均衡拉张形成被动型裂谷。沙茨基(1947)曾注意到,苏联许多地堑的端部常呈高角度与造山带衔接。Burke&Dewey[43]认为,许多元古宙和显生宙的地堑,与东非裂谷系有着相似的成因,它们是未能发育成洋盆的夭折裂谷。裂谷带不仅有独特的岩浆岩组合和沉积建造,而且还赋存特殊的矿产,较重要的类型有:①碳酸盐岩中的矿化;②碱性杂岩中的矿化;③含Cr-Ni-Pt-Cu矿化的裂谷带基性、超基性岩体;④斑岩型钼及铜-钼矿床;⑤层控的铜矿床;⑥层控银-铅-锌矿床。

1.3.1.3 走滑断裂与成矿

众所周知,走滑断裂是标志大陆地壳水平运动最好的典型构造之一。自1913年Reid等提出走向滑动断层以来,对于走滑断裂在地壳表层的变形和动力学研究已趋完美,例如表示走滑断裂的构造型式的雁列褶皱、拉分盆地,表现纯剪和简单剪切的断裂系统等。20世纪80年代以来,随着岩石圈动力学GGT大断面研究成果的积累,使走滑断裂在地壳深层次图像及其动力学方面的研究成为可能,并提出著名圣安得烈斯走滑断裂底部可能是一拆离带[56,57],与之有关的矿床有铅锌矿、铜矿和银金矿。中国东部GGT地学断面的成果也支持了与郯庐断裂带相连东侧存在多层低角度拆离带的认识[7,58],与郯庐断裂带呈“入”字型相交的次级构造是金矿赋集的场所,而在其内部与同构造期相伴的岩浆-火山活动则发育有铜、铅锌矿化,它与走滑断裂的成生具有一定的联系。沂沭断裂带与胶西北地区多级“入”字型NNE-NE向构造的交汇部位,构成了胶西北大型、特大型金矿富集区多级构造控矿格局。

『玖』 国外区域地质调查研究进展

世界各国在三大岩类区域地质调查研究情况介绍如下:

1.岩浆岩区的岩石学研究

由于板块构造理论的发展以及微量元素、稀土元素和同位素地球化学方法的应用,使岩浆岩岩石学的研究从岩石的宏观、微观描述阶段,岩石成因和岩石化学及成岩试验阶段,发展到把岩浆作用产物与地质构造环境相结合研究的新阶段。其新的研究方向有如下两个方面:其一对火山岩按结构环境进行分区;其二对花岗岩按板块构造观点进行分类等。如1974年澳大利亚A.J.R.怀特和B.W.卡佩尔首先提出了关于I型和S型花岗岩分类意见,1982年英国W.S.佩切尔提出按大地构造环境划分了五种类型花岗岩类;并将与板块俯冲带相关的岩浆“双带”和热力学、流变学成功地引进到岩石学研究中,深入探讨岩浆生成机制和岩浆作用与地壳演化的关系等。同时,在花岗岩区地质填图的原则及方法亦有了重要变化。如前苏联学者以岩浆建造学说为基础,提出了岩浆建造和岩浆省、火山-深成建造的理论和有关的填图方法原则。英国学者在秘鲁海岸岩基带建立了岩基段超单元-单元的填图方法,建立花岗岩的等级单位体制。这一方法得到了北美地层命名委员会(NACSN,1983)和国际地科联地层委员会国际地层划分分会(ISSC,1987)的肯定。他们运用应变分析方法对花岗岩体进行组构填图,研究岩体的变形构造,并结合区域构造环境和侵位成岩过程研究岩浆运动的性质和花岗岩定位机制。利用以上成果美国学者对内华达山脉岩基进行了侵入体-岩簇-岩套三级等级划分的填图方法研究。

2.变质岩区的变质、变形研究

特别是针对前寒武纪变质地质学的研究,已由过去偏重于岩石学研究的岩性描述阶段、同位素测年阶段,进入到前寒武纪地质构造及年代构造格架探讨地壳演化和地壳结构模式研究阶段。提出了编制相系、变质带的概念,把区域变质作用与大地构造环境和地壳演化阶段产生不同的变质作用类型以及用前寒武纪地质年代学、岩石化学、地球化学方法来研究大陆地壳生长、时代划分、构造演化和成矿作用等,同时认识到与大型构造带(如推覆构造、韧性剪切带等)活动有关的变形和变质作用,对于复杂的区域变质带形成及其展布格局产生重大影响。还开展了对地质事件的变质作用的p-T-t轨迹以及变质体演化过程的研究,进而建立区域地质事件的演化序列和分析地壳演化规律。同时,变质岩区的填图方法也从单一的岩性法填图,发展到岩石-地层法、构造-地层法和构造-岩石法填图,后者也就是在采用岩石-地层法的基础上,加强对构造变形、变质作用和原岩性质等方面的研究。在复杂褶皱区、岩性单一而厚度巨大的假单斜地区和滑断构造发育区,甚至需要采用从构造到地层的相反程序方法。这一转变西方国家早在20世纪40年代末50年代初即已完成,前苏联在20世纪60年代才意识到这个问题,随后也进行了这一转变。目前俄罗斯对中-深变质岩区的1:5万填图已采用对变质杂岩体进行建造填图的方法。

3.沉积岩区的地层学研究

从地层叠覆原理发展到沉积层侧向堆积原理的认识和从传统的统一地层划分概念发展到多重地层划分的概念,成为现代地层学的理论基础。因此而产生当前世界上两种中、大比例尺地质图,一种是以年代地层单位的系为制图单位测编的系图;一种是以岩石地层单位的组为制图单位测编的组图,而后者能更好地反映客观地质体,更具实用性。因而,世界上多数国家都填制组图。

1976年国际地层划分分会(ISSC)出版了《国际地层指南》,对多重地层划分原理、地层术语的定义、地层命名和地层程序规则、正式与非正式岩石地层单位的使用等作了全面、系统的论述,可以说是地层学发展的里程碑。现代沉积学的建立和发展,提出了沉积建造、沉积相、沉积体系以至相模式的概念,并且把沉积作用与大地构造环境联系起来,以板块构造理论为基础,对全球的沉积盆地进行分类和分析不同构造环境中沉积盆地的沉积作用特征,以恢复盆地的演化历史。这就大大地丰富了沉积岩区的研究内容,并对地质填图提出了新的要求。而20世纪80年代层序地层学的提出,为全面综合研究百万年级地层沉积旋回提供了理论格架,是岩石地层学与沉积学相结合的产物,反映了地层学和沉积学相结合发展的必然趋势,对沉积岩区地质填图方法的改进有着实际意义和重要作用。

综上所述,现代地质科学的进步,正在冲击和改变着传统的地质填图方法。但是,值得提出的是,把地质科学领域里的新理论、新观点、新技术和新方法运用到区域地质填图中,真正形成一套新填图方法的研究,在国外也只有少数国家在进行。有的国家虽然较早开展这种研究,但只在少数地区试验,有的还处于研究总结之中。如花岗岩基区的岩基段-超单元-单元的详细研究,于20世纪60年代末在秘鲁海岸岩基进行地质填图,通过10年的工作才进行总结,提出了花岗岩等级体制划分概念。而且,有关原则和方法都是建立在南美安第斯山脉和北美内华达山脉的Ⅰ型花岗岩研究基础上,在S型花岗岩中能否建立等级体制,尚未见到成功的案例。而把花岗岩体变形和定位机制的研究运用到区域地质填图中,国外也是处于起步阶段。变质岩区填图方法,虽然许多国家已从单一岩石类型划分转变到岩石-地层法和构造地层法。但是,由于变质作用十分复杂,地质构造背景多样,变质热事件研究方法的适用性如何?变质建造填图的意义如何?这些问题均有待于进一步研究。沉积岩区的地质填图,尽管新理论、新观点不断涌现,但如何运用到区域地质填图中,尚有许多问题需要研究,等等。

这一问题的解决,都需要我们当代地质大学生的矢志求索和承担。不久的将来,我国区域地质填图的各项指标都会位于世界前列,因为我国的地质构造环境是得天独厚的,有着造就引领世界级的地质学家的氛围。当然1:5万区域地质基础研究也在其中之列。

“雄关漫道真如铁,而今迈步从头越”。国家现代化建设、可持续发展的宏伟蓝图以及和谐社会的构建,都期待我们当代地质大学生们以“才以用而胜,思以引而不竭”作为座右铭,到大自然去见风采,去作为,去实干。

章节要点

1.1:5万区域地质调查是一项具有战略意义的综合性的基础地质工作。

2.区域地质调查的目的是通过填制1:5万地质图,查明区内地层、岩石、构造及各种地质体特征,研究其属性、形成环境和发展历史等基础地质问题,为国土规划、矿产普查、水工环调查、地质科研与教学等提供基础地质资料。

3.部署在成矿远景区带上的1:5万区调的主要任务是:从基础地质调查入手,研究区域成矿条件(规律),着重解决与成矿关系密切的地质问题,为进一步明确找矿方向和确定成矿有利地段提供依据。

4.1:5万区调工作涉及的工作范围虽较小,但调查研究程度更深、质量要求更高,具有多学科、多工种、综合性强、服务领域广的特点。

5.区域地质调查分为小比例尺(1:100万~1:50万);中比例尺(1:25万~1:10万);中、大比例尺(1:5万~1:2.5万)和大比例尺(1:1万~1:2000)等不同项目。

6.区域地质调查可分为立项论证、设计编审、地质填图、成果提交归档及出版准备五个程序。

7.区域地质调查(填图)的工作阶段分为:准备(踏勘)、剖面测制、地质调查(填图)、室内综合整理及野外验收、报告编写及验收和成果提交五个阶段。

思考复习题

注:标有“*”号为重点思考复习题(下同)1.简述区域地质调查的目的、任务与要求。

2.试述区域地质调查的特点。

3.试述区域地质调查分类有哪些。

注:标有“*”号为重点思考复习题(下同)4.简述区域地质调查的一般程序。

『拾』 国外区域地质调查现状

世界各国都十复分重视区域地制质调查工作,尤其是工业发达的国家,区域地质调查工作进展速度极快。地质填图一直是美国地质调查局的核心地质调查工作,1992年,美国总统签署了《国家地质填图法》,设立了在美国地调局领导下的全国合作地质填图计划(NCGMP),于1997年和1999年总统两次签署授权,强调地质填图要适应国家需求,增加拨款。美国的《全国合作地质填图计划五年规划(2007~2011年)》已开始1∶2.4万地质填图,其目标一是生成高质量、多用途数字化地质图及配套的数据库和报告,以解决高优先地区的各类国土利用问题。开发深部及地下的三维地质框架,用于地下水水流、地震震动、滑坡概率、景观变化及生态系统健康等各种预测模型。二是以各种数字化格式提供地质图、报告和数据库,使地质图信息更易于被公众理解。保存和维护美国地调局的古生物标本及匹配的数据库,并使之通俗易懂。三是确保全国合作地质填图计划有能力和队伍来满足国家的未来所需[引自美国《全国合作地质填图计划五年规划(2007~2011年)》]。

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