《地质填图技术方法与实例》

国内外区域地质调查 技术方法简介,2018- 3- 25,张克信 中国地质大学（武汉）地调院,中国地质填图技术方法简介,我国近年执行的区域地质调查规范,中国地质调查局当前的地质填图试点,特殊区填图试点,基岩裸露区,岩溶区,浅覆盖区,戈壁荒漠区,荒漠草原区,南方强风化区,平原区,黄土区,深覆盖区,新构造与活动构造发育区,森林沼泽区,高山峡谷区,我国现今试行的区域地质调查规范,示例：平原区多层次填图方法 三个层次目标、有效技术方法组合、成果创新和应用探索,特殊区填图试点,中国地质调查局当前的地质填图试点,第1层次：槽型钻+DEM构建浅表（3m）第四纪沉积物粒度三维空 间分布模型，服务土地规划利用，浅表地基工程,平原区成果表达创新和应用探索,第2层次：钻探+综合测井构建第四纪地层空间结构模型 服务地下空间利用，含水层划分，浅层地热资源开发,自然伽马等测井参数来反映地层粒度、泥质含量和分选性，确立各个钻孔主要地质时期的地质分界线,平原区成果表达创新和应用探索,地质,粗砂,中砂,粘土,第3层次：区域重力反演+浅层地震勘查推断深部基岩和地质界面 服务区域稳定性评价、深部地热资源,平原区成果表达创新和应用探索,关键地质问题区填图试点,开展了陆相沉积岩、侵入岩、火山岩、前寒武纪变质岩、复杂构造区、蛇绿混杂岩、矿区等不同类型填图试点，初步总结方法,冀北尚义陆相盆地1:5万填图：岩石地层+沉积相和盆地分析要素填图,辽西火山机构+岩性组合+岩相作为图面表达的基本要素,狼山地层（岩石）构造构造系统填图,北衙“岩体-蚀变-矿化”填图,内幕花岗岩谱系单位填图及大比例尺构造填图,祁连蛇绿混杂带基质+岩块+变形填图,中国地质调查局当前的地质填图试点,与西澳地调局联合填制出版3幅地质图（西澳1:10万2幅、中国1:5万1幅） 厘定古生代蛇绿混杂岩；首次在混杂岩北部发现典型埃达克岩；提出 北山地区构造演化新模式；1:5万区调技术标准修订、样板图幅参考,中国地质调查局现今的国际填图合作,2015,与加拿大萨省地调局联合填制并公开发表2 幅1：2万地质图 查明古元古代表壳岩和侵入体特征 查明构造和变质演化 研究VMS铜锌矿成矿潜力 提供大比例尺填图参考,2016,中国地质调查局当前的地质填图试点,构建新的区调技术标准体系 是中国地质调查局当前的主要工作,规范:1:5万区调/1:5万覆盖区 方法指南：四大岩类区/造山带/特殊区/野外工作手册 术语和产品格式：岩石分类命名/图例/数据库建设/岩石地层单位代码 提供样板图幅，建立野外填图培训示范基地,我国区调已形成特色的技术标准体系，但存在的主要问题是。一是更新和补充的不够。二是标准繁多，重复冲突现象突出。,构建三个系列标准,国外发达国家地质填图简介,美国地质填图标准与填图方法,美国地质图符号标准； 北美科学语言标准； 北美地层规则（与加拿大共同制定）； 1:2.4万构造地质填图要求； 数字填图技术（阿拉斯加地区试用）； 元数据； 地质特征的科学描述和位置精度标准； 美国地质报告编写建议（1909年第1版，1991年第7版）； 对评审地质图与剖面图的建议； 出版指南。,国际发达国家如美国、英国、法国、加拿大、澳大利亚等国的地质填图有比我国更为系统的系列“填图指南”，如英国、澳大利亚等国使用的Basic Geological Mapping地质填图基础、Sedimentary Rocks in the Field沉积岩野外工作、The Field Description of Igneous Rocks火成岩野外描述、The Field Description of Metamorphic Rocks变质岩野外描述、The Mapping of Geological Structures地质构造填图、Field Geophysics 野外地球物理，美国出版的Suggestions to Authers of the Reports of the United States Geological Survey美国地质调查报告编写建议 。简称“欧美填图六指南”,英国、澳大利亚等国地质填图的系列“填图指南”,美国1:2.4万构造地质填图要求,捷克1:2.5万地质填图技术要求,我国在20年前（上世纪80年代90年代初期）为提高填图质量，大力引进地学新理论、新技术和新方法，相继开展了一系列区调填图方法研究与总结，出版了沉积岩区1:5万区域地质填图方法指南、火山岩区1:5万区域地质填图方法指南、花岗岩区1:5万区域地质填图方法指南、变质岩区1:5万区域地质填图方法指南，习称为“四指南”。,欧美填图六指南与我国的填图四指南相比，欧美六指南的修订再版更新速度快。如Sedimentary Rocks in the field沉积岩野外工作自2011年第1版以来，修订再版了3次；又如The Mapping of Geological Structures地质构造填图自1987年第1版以来，修订再版了17次，充分说明欧美能紧密追综地学新理论与新方法进展，对地质填图理论与方法做到及时更新。而我国的四指南自上世纪80年代90年代初陆续首版后，就没修订再版过。,国外新一代地质填图计划（目的任务）,美国 “国家合作地质填图计划（NCGMP）”（1992年启动） 加拿大“国家地质填图计划（NATMAP）” （1991年启动 ） 加拿大“能源和矿产地质填图计划（GEM） ” （20082013年） 澳大利亚“国家地质填图协议（NGMA）” （1990年启动 ） 英国自20世纪70年代改为按国际分幅进行1:5万基岩与地表沉积填图。 俄罗斯90年代末启动第三代1:100万地质填图 。,1992年之前地质填图目的：能源与矿产资源 1992年以来NCGMP地质填图目的：环境为主 NCGMP地质图应用方向：地下水、地震与滑坡灾害、重大工程、核废料、矿产、能源、环境保护、土地利用、国家安全、气候变化及基础地质科学研究等。,美国 “国家合作地质填图计划（NCGMP）”,美国的大比例尺(1:2.4万和1:2.5万)地质填图: 约完成陆域国土面积1/4,NATMAP 地质填图目的：对加拿大西部空白区进行地质填图，以支持加拿大采矿业。 填图原则：重点地区、重点资源优先。 比例尺：1:5万、1:10万和1:25万。 主要技术方法：高精度地球物理和高光谱遥感。,加拿大“国家地质填图计划（NATMAP）”,加拿大“国家地质填图计划”主要项目及目标任务,加拿大“能源和矿产地质填图计划（GEM ）” 包括：1）GEM-能源地质填图；2）GEM-矿产地质填图,GEM 地质填图目的：应用现代地质方法和标准进行北极地区地质填图，评价能源和矿产资源潜力 。 填图原则：填图采取多单位、多学科综合研究，基础地质调查与矿产调查和环境评价相结合，基岩地质填图与第四纪地质填图相结合。,英国地质填图 基岩地质图 地表沉积图 基岩+地表沉积地质图 地表沉积+简化基岩图 综合地质图 不同比例尺的三维地质图 英国地质图系列 1:250000地质图系列 1:50000地质图系列 1:25000地质图系列 1:10000地质图系列,三维地质图在油气勘探和CO2储存中的应用示意图,英国 1:1万为主，标准图幅25km2 少量1:2.5万,1:10000 sample,1:25000 sample,英国 1:1万约完成陆域国土面积1/2 1:2.5万仅在西部和北部少量地方开展,1:1万,1:2.5万,澳大利亚地质填图,地质图要客观、准确、全面、系统地反映图区内的地质实际，为工业界、学术界和政府部门提供可靠、实用、便于使用的基础地质资料,实施 过程,填图 理念,质量 控制,西澳项目组织,（1）根据矿业开发的需要，优先选择成矿有利部位，逐步推进。 （2）根据成矿带特征，分别设置不同的填图小组，持续在一个地区开展工作，形成区域专家国际地质大会 （3）根据地质特征分配人员,俄罗斯地质填图,提出了填绘国家地质图系列、国家地质生态图系列和国家海域地质图系列的计划。 1:100万多用途地质填图：综合地质、地球物理、地球化学、遥感等资料，开展极地大陆架资源潜力评价,国外数字地质填图,美国（自主研发）: 在阿拉斯加试行 澳大利亚（自主研发）: 全面实施, 并将掌上机采集的野外原始数据全部 入库上网（不写报告和说明书） 英国（自主研发）：最早提出研发数字填图技术，但一直没在野外推广，仅限于室内建库。 丹麦：从中国引入，试行,所有国家都建数据库,地质填图的基本准则,突出野外如何调查？ 突出所获野外第一手资料齐全、真实、科学、前沿！,区域地质调查的最基本准则：,取全取准各类地质观测资料,温家宝1960年在北京周口店地质填图实习,取全取准各类地质观测资料,温家宝1972年野外地质填图记录,遥感数据收集与利用,遥感地质解译工作重点是：区域构造格架解译；各类地质填图单元解译；矿产地质解译（如已知成矿、控矿地质体、地质构造追索圈定，与成矿、控矿相关的遥感线、环、纹、斑、色调等特征影像提取，与成矿、控矿相关的隐伏岩体圈定等）。灾害、环境地质解译（如滑坡、泥石泥、地裂缝、地面塌陷圈定等）。,取全取准，需地、物、化、遥综合运用,民和幅遥感解译,制作好的遥感影像应整合在数字填图系统中，作为野外数据采集的基础背景图层。遥感地质解译应贯穿区域地质调查的全过程,拉 脊 山 造山带遥感 地质 解译,影像中花抱山北坡发育北西近东西向断裂带，影像清晰，北侧为奥陶系花抱山组，纹理水系呈北东向，南侧为寒武系六道沟组，纹理水系呈近南北向。断裂带主断裂清晰，断裂破碎带呈绿色调，宽约2.5km。,新 城 第 四 系 河 流 阶 地,影像中可见高河漫滩、一级和三级阶地,昆仑山某地卫星遥感图像,洪积扇,新 城 黑 台 上 更 新 统 黄 土 滑 坡 灾 害,影像中可见新城黑台上更新统黄土滑坡地质灾害发育。主滑面、滑坡台、滑坡前锋及滑移方向等均清晰可见。,地球物理资料收集与利用,详细收集调查区内有关地球物理资料，如区域重力、航磁、航放以及电磁测深、地震剖面、物探测井和放射性等资料。应收集使用最新资料和高精度资料。配合区域地质调查挖掘有关浅覆盖或深部地质体物质组成、结构构造等特征，提取隐伏地质体(如隐伏岩体、隐伏矿床等)的物理信息。 对收集到的资料为使其统一，应按现行有关“规范”要求进行整理和综合评述。,澳大利亚用于1:25万地质填图的航磁,1:4万、 1:2万和大于1:2万,前人资料利用,航磁解译,加拿大地质填图中充分使用高精度地球物理和高光谱遥感。,先进适用多种技术方法应用,多学科综合调查是大比例尺地质填图的发展趋势,大部分发达国家已推广应用数字地质填图技术 填图（前）一般要进行重力、航磁测量、多源遥感地质解译 强调综合资料的分析利用，突出方法的有效性和针对性,加拿大萨省地调局野外数字采集内容,三防平板电脑（数据采集仪）,便携式光谱仪（K、Th、U）,便携式磁力仪,ASTER短波红外 主成份分析图像,内华达铜矿区短波红外高光谱矿物填图,加拿大高精度航磁图,沉积岩 地质填图,沉积岩岩石地层的填图单位要划分到组，组内必须划分到段并进行翔实填绘。,在段内必须详细划分出与沉积成矿作用或层控成矿作用相关的特殊地质体、含矿层、蚀变带、特殊的化学沉积层(如岩盐层、铁质壳层、结核层等)、黑色页岩层（烃源岩层）、硅质岩层、微生物岩层、砾岩层、滑塌沉积层、生物礁、生物滩沉积层、岩舌、岩楔、火山岩夹层等标志层，作为非正式填图单位填绘在图上。,克拉通区沉积岩正式、非正式填图单位应用实例 （中国地质大学（武汉），1995）,标志层填图,详细观察记录各岩石地层单位的岩性、岩石结构、岩石组合、沉积构造、矿化、蚀变、接触关系、基本层序及其叠覆特征和空间变化、产状、厚度等资料。,positive cycle,reverse cycle,non-cycle,正向旋回,反向旋回,无旋回,引自 英国沉积岩野外工作指南（Tucker，第四版 2013年）,退积型（向上变深序列海平面上升）副层序组（海侵体系域）,反向旋回形成的副层序组,进积型（向上变浅序列海平面下降）副层序组（高位体系域上部）,反向旋回形成的副层序组,副层序组类型及叠加方式,进积型,退积型,加积型,（海平面下降）,（海平面上升）,（海平面不变）,TST 海侵体系域,HST 高位体系域,在野外现场完成柱状信手剖面图的基础上，进行层序地层的划分研究。,低位体系域,低位扇,低位进积楔,盆底扇,斜坡扇,海进面,陆棚边缘体系域,海进体系域,最大海泛面,高位体系域,层序界面不整合,型层序界面型不整合,型层序界面(不整合),型层序,型层序,在剖面上开展露头层序地层调查时，需弄清要调查的剖面所处的古地理位置,沉积岩填图需加强生物地层调查 主要调查研究地层中所含的生物化石。 （1）生物化石常参与造岩作用，是构成岩层的主要物质。如生物骨架灰岩（生物礁）、介壳层、蜓灰岩、微生物岩等。 （2）生物化石在地层中的意义： 年代学的意义（标准化石）:指示年代 环境学的意义（指相化石）: 指示古盐 度、古水温、古水深、底质、水体浊度、古气候,多重地层划分对比的其他标志 利用地层中所含各种信息、特征进行地层划分、对比，如利用地层的磁性、电阻率和自然电位、化学性质、矿物标志、气候标志、生态标志、突发事件（如火山爆发、撞击、缺氧、海啸等）标志、海面变化标志、同位素年龄等进行地层的划分、对比从而产生的磁性地层学、化学地层学、矿物地层学、气候地层学、生态地层学、事件地层学、层序地层学、同位素地层学等。,多重地层对比方法 岩石学对比方法 生物地层对比 同位素年龄测定与地层对比 磁性地层对比 气候与事件地层对比,奥地利地调局，阿尔卑斯山填图,地层+沉积岩相+物源（柳永请等）,原1:20，1:5万地质图：组、段划分,沉积岩填图：冀北尚义陆相盆地1:5万填图：方法：岩石地层+沉积相+物源要素填图。优点：图面丰富，即写实（岩石地层单位）；又有认识（沉积相、物源）。解决问题：物源供给、沉积事件、盆地充填过程和盆地构造属性,中国地调局当前对沉积岩区填图方法示例(范),火山岩 地质填图,火山岩 火山岩区调查采用岩石地层火山岩相火山构造三重填图法。 调查研究火山岩相、火山机构、断裂、裂隙等对矿液运移和富集的控制作用及与火山作用有关的岩浆期后热液蚀变、矿化特征。研究探讨火山作用与区域构造及成矿的关系，确定与成矿有关的火山喷发时代。 针对调查区火山岩区成矿地质背景分析，视情况编制1:50 000或更大比例尺的火山岩相构造图。,火山岩填图单位划分与沉积岩相同，采用岩石地层单位为基本填图单位；要划分到组和段进行详实填绘；除了填绘到组和段外，必须详细系统划分出与火山作用过程相关的火山岩相和沉积夹层、含矿层、火山构造等。火山岩相、沉积夹层、含矿层等作为非正式填图单位填绘在图上。,火山岩相的划分,熔岩流,“将今论古”方法在火山岩填图中的应用：要填好地质历史时期的火山作用产生的火山岩，需了解现代火山作用过程。,基性岩浆粘度小，火山喷发方式多为溢流式,基性熔岩-玄武岩 粘度较小,溢流出的岩浆可形成面状的熔岩被、熔岩台地、线状的熔岩流，在溢出口周围可形成坡角缓倾（2-10）的盾形熔岩锥，又称盾形火山 可溢流到距火口几公里至几十公里远处,产状：玄武岩一般以熔岩的方式产出，多形成大面积分布的熔岩流、熔岩被、熔岩台地或盾形火山锥。少数情况下形成火山碎屑岩，在火山口处形成火山碎屑锥。,Hawaii,中性岩浆粘度较大，火山喷发方式多为喷溢式，或爆发兼溢流的喷发方式，形成火山碎屑与熔岩互层的高大的火山锥,酸性岩浆粘度大，且富挥发组分，多以强烈爆发的方式喷发，形成： 大面积分布的火山碎屑岩 少量的熔岩侵出，形成短厚的熔岩流或岩钟、岩针,喷发柱,喷发柱,火山灰云相,底涌流相,火山灰流相,爆发相火山碎屑岩及亚相的划分与识别,爆发相(可细分) 火山灰流相 涌流相 弹射空落相 火山灰云相,引自 英国火成岩野外描述 （Jerram and Petford ，第五版 2011年）,中央带,远端带,过渡带,引自 英国火成岩野外描述 （Jerram and Petford ，第五版 2011年）,江西某地区火山岩1:5万填图实例（中国地质大学（武汉），1995）,岩石地层(岩性)火山岩相火山构造三重填图,侵入岩 地质填图,侵入岩,侵入岩按侵入体为基本的填图单位，对不同类型的侵入岩，均按 “岩性+时代” 或 “岩性+时代+典型命名地” 的方法进行填图单元的划分和填绘。 查明不同类型侵入岩体形成的先后顺序和时代。侵入岩的各个填图单元必须有较确切的定年依据。要特别注意对与成矿有利的侵入体的划分和时代确定，并在图上详细标绘岩相带、蚀变和矿化点（带）等。 针对侵入岩区成矿预测,视情况编制1:50 000 (构造) 侵入岩浆构造图。,SiO2是岩浆岩中最重要的一种氧化物，通常它决定了岩浆岩的酸性程度与基性程度。 根据SiO2含量可将岩浆岩分为： SiO2 66 63 酸性岩,岩浆建造-岩浆作用调查研究内容,侵入岩浆构造调查研究内容,据邓晋福等，2010,侵入岩野外分类描述 与围岩接触关系调查研究 侵入体形态恢复 剥蚀深度的确定 岩石包体及岩脉（墙）调查研究 侵入体时代的确定 侵入体生成顺序的判别 花岗岩的成因分类,侵入岩流面产状填图,浆混花岗岩填图：东昆仑浆混花岗岩填图创新： 混合端元+不同混合程度单位填图,王连讯、马昌前等,中国地调局对花岗岩区的填图方法示例,变质岩 地质填图,变质岩： 对S0保存的低级变质的副变质岩填图方法与沉积岩基本相同，但要强化构造解析。 对S0已不存在的中高级变质岩，以构造-地(岩)层或构造岩石组合为填图单元 ，填绘的正式岩石地层单位为岩群、岩组和岩段，划分含矿层、特殊岩性层等标志层为非正式填图单位。,变质岩,变质岩区采用构造地（岩）层事件或构造岩石事件法填图。 变质岩的构造变形调查要与变质作用调查紧密结合，查明各种构造基本类型、各种构造要素的形态，产状、性质、生成序次和组合特征，并对其运动学、动力学特征作出分析。建立区域变质、变形事件演化序列。 针对变质岩区成矿预测, 视情况编制1:50 000的变质建造构造图。,变质岩的主要类型,变质变形构造调查研究内容,变质岩调查研究内容,据陆松年等，2010,蛇绿混杂岩 地质填图,蛇绿岩和混杂岩,蛇绿岩发育保存完好的地区，应查明蛇绿岩岩石类型、结构、矿物成分、规模、产状、原生和变形构造、蛇绿岩与围岩的接触关系、岩石化学、岩石地球化学、稳定同位素等，尽可能建立系统、完整的“蛇绿岩”序列。注意区分蛇绿岩与一般的镁铁超镁铁岩。,蛇绿混杂岩 （混杂岩地层非史密斯地层或洋板块地层） 基本构件: 基质 岩块（片）,张克信等，2001,地质构造 地质填图,地质构造调查,应用构造解析方法，查明各种构造变形形迹（褶皱、断裂、韧性剪切带、各种面理、线理等）的形态、规模、性质、产状、构造置换、形成序次和组合特征，配合定向薄片组构分析，研究其运动学和动力学特征。 建立区域构造变形序列和构造格架，研究不同期次构造叠加关系及演化序列。,观察褶皱、断裂构造或韧性剪切带等及新构造运动对沉积作用、岩浆活动、变质作用、矿化蚀变、成矿的控制作用、对矿体的破坏作用以及矿体在各类构造中的赋存位置和分布规律。 在滑坡、塌陷等地质灾害多发地区，要查明引起灾害的地质构造背景及其具体构造特征，探讨其形成、分布规律。,构造调查研究涉及的三方面基本内容： 1. 构造格架（构造单元） 区域构造分析 2. 构造发育（褶皱、断层等） 构造变形几何学与运动学分析 3. 构造序列及构造演化 建立在区域构造分析和构造变形分析基础上的综合，也涉及构造年代学和动力学 在此基础上可以讨论构造与成矿、灾害、地震、工程构造稳定性等各方面的内容。,构造变形调查的基本内容,1、构造变形样式（褶皱、断层、节理 等）几何学 2、构造变形运动型式运动学 3、构造组合类型与构造样式建立在运动学规律基础上的几何学 4、构造变形场构造变形动力动力学 5、构造层次、流变学行为流变学（涉及应力、物性、物态、环境） 6、构造分期与配套、构造序次几何学、运动学和年代学的综合 7、构造变形的时间限定构造年代学 8、构造的迁移性构造发育的时空对比 几何学运动学动力学（流变学）年代学,构造变形样式填图 ( G H Davis 2011),主拆离断层,半地堑,年轻正断层,脆性上拆离盘,韧性下拆离盘,剥离断层与变质核杂岩基本结构样式,5km,5km,喜马拉雅南坡及山前逆冲系,构造组合类型与构造样式,褶皱逆冲带,构造序次及构造年代学,构造世代和序列 构造世代：主要指不同旋回或不同构造幕中形成的构造顺序，每一构造幕中由一定作用方式的构造运动形成的构造群，就是一个世代的构造。 构造序列：不同时期构造群按发育顺序构成的序列就是构造序列。,构造世代和构造序列解析：查明构造形成和发展的过程和顺序，即从时间上分析再造演化历史。因此。在分析构造世代和构造序列时要注意分析和查明构造的叠加、置换、新生、继承关系。 （1）注意残存的前期构造 （2）正确的构造配套 （3）确定主期构造，在此基础上筛分恢复前期构造和后期构造 （4）充分的对比 （5）多尺度的构造研究的相互配合,地质填图 精 度,地质路线调查方法与精度要求,以系统观测路线为主，必须全面控制调查区所有地质体、矿化体和主要构造形迹的空间展布形态及其分布规律; 此类路线应以垂直区域构造线方向的穿越路线为主，适当辅以追索路线。 当岩性岩相变化较大，地质体、矿化体走向延伸关系不清，或为了解某些重要接触关系、矿化带边界的空间延伸情况等特征时，可布置追索路线。,1:5万单幅有效观测路线总长度一般控制在600km以上, 有效路线平均间距一般控制在500m600m左右。对路线线距和点距不作机械的规定，但要求点、线控制应形成一定的网络格架，能有效控制各类地质体。 有实测剖面控制的地段，不必重复布置地质路线。,二、国外地质填图标准与填图方法,英国地质填图地质路线布设,引自 英国地质填图基础 （Barnes and Lisle，第四版 2008年）,地 质 路 线 填 图,东昆仑填图手图（地大，1997）,温家宝（1972）,野外填图是填纯描述的岩性构造图； 定地质界线点和构造点； 地