李廷棟, 劉勇, 王軍, 鄭洪偉

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京,100037；2)國土資源部咨詢研究中心,北京,100035

內(nèi)容提要:地質(zhì)工作是一項(xiàng)永恒的事業(yè),地質(zhì)圖件是地質(zhì)工作成果的載體和集中體現(xiàn),它不僅可以為礦產(chǎn)資源、地質(zhì)環(huán)境及地質(zhì)災(zāi)害的勘查評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料,而且可以為創(chuàng)新地質(zhì)科學(xué)理論開辟道路。本文引述了一些著名科學(xué)家和地質(zhì)部門對(duì)地質(zhì)圖件重要性的論述,概括了地質(zhì)圖件的十大功能：集中反映一個(gè)國家的地質(zhì)研究程度和地質(zhì)科技水平；記錄地質(zhì)事業(yè)發(fā)展的歷史軌跡；為礦產(chǎn)勘查及潛力評(píng)價(jià)提供地質(zhì)背景；為優(yōu)化地質(zhì)環(huán)境和預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害提供科學(xué)依據(jù)；為創(chuàng)新地質(zhì)科學(xué)理論開啟道路；為維護(hù)國家主權(quán)權(quán)益提供實(shí)證資料；推動(dòng)國際地學(xué)合作與交流；普及科學(xué)知識(shí)；培養(yǎng)高水平區(qū)域性地質(zhì)人才；是地質(zhì)工作實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理的必備資料。

10年以前,本文第一作者曾以“中國地質(zhì)編圖的先驅(qū)——黃汲清先生”一文(李廷棟,2004)紀(jì)念黃汲清先生誕辰100周年。鑒于黃汲清先生對(duì)中國地質(zhì)編圖的杰出貢獻(xiàn),特再撰寫此文,以紀(jì)念黃汲清先生誕辰110周年。

地質(zhì)工作是一項(xiàng)永恒的事業(yè),只要有人類存在,就有地質(zhì)工作；哪里有人類存在,哪里就有地質(zhì)工作。這是因?yàn)榈刭|(zhì)工作的服務(wù)面很廣,而且越來越廣,它惠及人類生產(chǎn)、生活的方方面面,支持著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

地質(zhì)圖是地質(zhì)成果的載體和集中體現(xiàn),它不但可以為礦產(chǎn)資源、地質(zhì)環(huán)境及地質(zhì)災(zāi)害的勘查評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料,而且可以為創(chuàng)新地質(zhì)科學(xué)理論開啟道路?？梢哉f,只要有地質(zhì)工作,就必然要編繪地質(zhì)圖件；哪里有地質(zhì)工作,哪里就有地質(zhì)圖件。因此,各國政府、國際地學(xué)組織和廣大地質(zhì)工作者都十分重視地質(zhì)圖件的編繪,編制出版了一系列各種類型、各種用途和各種不同比例尺的地質(zhì)圖件,對(duì)它的作用和重要性作出了精辟的表述。

魯迅于1903年在其所著《中國地質(zhì)略論》中說：“覘國非難。入其境,搜其市,無一副自制之精密地形圖,非文明國。無一副自制之精密地質(zhì)圖(并地文土性等圖)非文明國”(見魯迅,1955)。

黃汲清(1992)云：“編繪和出版全國性的和各省區(qū)的小比例尺地質(zhì)圖是地質(zhì)部的主要任務(wù)之一”。他在論及地質(zhì)圖著色技藝時(shí)說：使“讀者不覺其沉重,不覺其紛亂,只覺其很均勻,很悅目,很能代表地質(zhì)之背景”( 黃汲清,1936)。

劉東生(1998)說；“地質(zhì)圖是所有地質(zhì)工作的最后總結(jié),是地質(zhì)工作的結(jié)晶和表現(xiàn)。地質(zhì)圖不僅是找礦和開礦的基礎(chǔ),也是評(píng)價(jià)一個(gè)國家的地質(zhì)水平的標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

Thomas(2004)所著《地質(zhì)圖遇到的挑戰(zhàn)》(Meeting Challenges with Geologic Maps)一書在談到地質(zhì)圖的價(jià)值時(shí)云：“地質(zhì)圖是了解和利用地球唯一的最重要和最有價(jià)值的工具。它們的用途如此廣闊,以至于地質(zhì)圖是國家和聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局要求產(chǎn)出最多的科學(xué)成果。”

泰勒(1997)說：“當(dāng)我們進(jìn)入21世紀(jì)時(shí),地圖和制圖不僅具有原有的重要作用,而且將成為即將來臨的信息浪潮的核心,地圖將成為信息時(shí)代各種信息的重要儲(chǔ)存和傳輸方式?！?/p>

作家Simon Winchester 稱William Smith編制的地質(zhì)圖是“地圖改變了世界”(La Moreaux, 2004 )。

美國地質(zhì)調(diào)查局在一篇討論21世紀(jì)地形圖文章中說：“國家需要國家地圖”(The Nation needs the National Map )(USGS,2006)。

地質(zhì)圖件多方面的用途和作用可歸納為十大功能。

1 地質(zhì)圖件集中反映一個(gè)國家的地質(zhì)研究程度和地質(zhì)科學(xué)技術(shù)水平

地質(zhì)圖一般都是在全面收集、研究編圖地區(qū)所有地質(zhì)資料基礎(chǔ)上,運(yùn)用先進(jìn)地質(zhì)理論和制圖技藝編繪的,自然就集中反映了一個(gè)國家或一個(gè)地區(qū)地質(zhì)研究和地質(zhì)認(rèn)知的程度,也反映了一個(gè)國家地質(zhì)科學(xué)技術(shù)水平的高低。專業(yè)性地質(zhì)圖件則體現(xiàn)了這一專業(yè)的研究程度和科技水平。

近些年來,人類為了解決日益嚴(yán)重的資源短缺和環(huán)境惡化問題,推動(dòng)了地球科學(xué)理論的創(chuàng)新和技術(shù)方法的進(jìn)步,也促進(jìn)了地質(zhì)編圖、制圖理論和技術(shù)方法的升華。

1.1 地質(zhì)圖反映地質(zhì)研究程度和地質(zhì)特點(diǎn)

從中國地質(zhì)圖(1∶4000000)(程裕淇等,2002)可以看出：中國地質(zhì)研究程度東高西低,在基巖裸露地區(qū)高,在森林、沙漠、黃土等覆蓋地區(qū)低；地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜。其主體是由華北地塊、揚(yáng)子地塊和塔里木地塊以及介于這些地塊之間的不同時(shí)代的造山帶組成,中生代以來發(fā)育一系列大大小小的盆地。幾個(gè)大中型盆地有準(zhǔn)噶爾盆地、松遼盆地、塔里木盆地、鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地、四川盆地等。在華北、揚(yáng)子及塔里木3個(gè)地塊區(qū)發(fā)育有前寒武紀(jì)幾套變質(zhì)巖群、古生代海相及海陸交互相地層和中新生代陸相地層。在造山帶則發(fā)育不同時(shí)代沉積—火山巖系及不同時(shí)代巖漿巖帶。北部的“古亞洲構(gòu)造域”以古生代沉積—火山巖建造和巖漿巖為主,構(gòu)成多條構(gòu)造—巖漿巖帶；濱太平洋構(gòu)造域以中新生代沉積—火山巖及侵入巖為主,形成宏偉的“濱太平洋構(gòu)造—巖漿巖帶”；西南部的“特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域”則以中新生代海相—陸相沉積為主,并分布有多條中新生代構(gòu)造—巖漿巖帶。

1.2 地質(zhì)圖件在不斷更新,以更好地反映地質(zhì)研究程度

隨著地質(zhì)研究程度的提高和地質(zhì)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,地質(zhì)圖件的內(nèi)容在不斷更新,以現(xiàn)實(shí)地反映提高了的地質(zhì)研究程度,并為社會(huì)提供新的、更多的地質(zhì)信息。1∶100萬法國地質(zhì)圖已更新7次,平均20年修編一次(1889,1905,1933,1955,1968,1996,2003)。而第6版與第7版時(shí)間僅隔7年,原因是那一階段地質(zhì)科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),需要及時(shí)編制一幅符合當(dāng)時(shí)地質(zhì)科學(xué)技術(shù)水平的地質(zhì)圖。我國全國性地質(zhì)圖更新過7次(1947,1959,1968,1976,1996,2002)。意大利1∶100萬全國地質(zhì)圖也修編過5次(1881,1889,1931,1961,2004)(李廷棟,2007)。

1.3 不斷涌現(xiàn)出一些新型地質(zhì)圖件

為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求和新興學(xué)科的出現(xiàn),在基礎(chǔ)地質(zhì)圖件基礎(chǔ)上派生出許多新的地質(zhì)圖件,如環(huán)境地質(zhì)圖、地質(zhì)災(zāi)害圖、巖溶地質(zhì)圖、地殼穩(wěn)定性圖、城市地質(zhì)圖、農(nóng)業(yè)地質(zhì)圖、醫(yī)學(xué)地質(zhì)圖、軍事地質(zhì)圖、旅游地質(zhì)圖、國土規(guī)劃圖,以及多種地球物理圖及地球化學(xué)圖。近年還編制了月球地質(zhì)圖、火星地質(zhì)圖等。

1.4 地質(zhì)圖系盛行于世,體現(xiàn)了地質(zhì)科技的進(jìn)步

為了多因素、多指標(biāo)地全面反映一個(gè)地區(qū)的地質(zhì)規(guī)律,適應(yīng)地質(zhì)成果多方面服務(wù)的需要,編制了地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等多學(xué)科結(jié)合交叉的地質(zhì)圖系。例如,由環(huán)太平洋能源和礦產(chǎn)資源理事會(huì)自1974年實(shí)施的“環(huán)太平洋編圖計(jì)劃”(The Circum-Pacific Map Project, 簡稱CPMP),由50多個(gè)國家200多個(gè)單位科學(xué)家參與,持續(xù)20余年,編制了“環(huán)太平洋地質(zhì)圖系,”包括9個(gè)1∶1000萬比例尺圖系：地理底圖圖系、地理圖系、地質(zhì)圖系、大地構(gòu)造圖系、板塊構(gòu)造圖系、地球動(dòng)力學(xué)圖系、能源資源圖系、礦產(chǎn)資源圖系、自然災(zāi)害圖系。同時(shí),還編制了1∶1700萬比例尺太平洋盆地構(gòu)造地層地體圖及錳結(jié)核、沉積、沉積速率圖,以及4幅太平洋盆地古地理圖(李廷棟,1991)。此外,有關(guān)國家和國際組織還編制了環(huán)大西洋地質(zhì)圖系、環(huán)北極地質(zhì)圖系、環(huán)地中海地質(zhì)圖系等。

1.5 不斷出現(xiàn)反映地質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的圖件

隨著地球深部探測(cè)工作的深入,地質(zhì)、地球物理及地質(zhì)制圖的專家開始編制了一些地球深部與淺部相結(jié)合的地質(zhì)圖件,以期從三維角度來揭示地質(zhì)體的形態(tài)和特點(diǎn)。

最明顯的例子是用地學(xué)斷面圖來反映一個(gè)地區(qū)的巖石圈三維結(jié)構(gòu),即把已有的地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)資料反映到一個(gè)寬100km的地質(zhì)走廊里,用地球物理解釋圖、地質(zhì)解釋剖面圖、地體構(gòu)造演化圖、地球動(dòng)力學(xué)模型等圖表示斷面經(jīng)過地區(qū)巖石圈的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。

2 地質(zhì)圖件記錄著地質(zhì)事業(yè)發(fā)展的歷史軌跡

地圖編制的歷史可以追溯到17世紀(jì)初葉,瑞典國家土地調(diào)查所于1628年繪制了瑞典地圖(李廷棟,2010a)。世界第一幅地質(zhì)圖為英國地質(zhì)學(xué)家William Smith于1815年編制出版的《英格蘭、威爾士和蘇格蘭地質(zhì)圖》(Thomas, 2004)；美國最早的地質(zhì)圖由William Maclure 編制,于1817年出版(La Moreaux,2004)。200年來,各國地質(zhì)調(diào)查研究部門和國際地學(xué)組織陸續(xù)編制出版了大批地質(zhì)圖件,記錄了地質(zhì)事業(yè)發(fā)展的歷史軌跡。

2.1 地質(zhì)圖見證著一個(gè)地區(qū)地質(zhì)研究程度的提高

一個(gè)國家或一個(gè)地區(qū)往往隨著地質(zhì)研究程度的提高而不斷更新其地質(zhì)圖件,每更新一次都會(huì)根據(jù)地質(zhì)調(diào)查研究的新成果修正補(bǔ)充舊圖的內(nèi)容,更新的周期越長,修改補(bǔ)充的內(nèi)容就越多。

圖1 1∶100萬重慶幅(即今成都幅)地質(zhì)圖(秦鼐等,1950)Fig. 1 General Geological Map of China, Chung King(Chongqing)(Qin Nai et al.,1950)

以我國1∶100萬國際分幅成都幅(第一版稱重慶幅)為例,1950年出版第一版(1948年編)(圖1),于1963～1966年和2008年先后出版了第二、第三版(圖2)(待出版)。第三版同第一版比較,地質(zhì)研究程度有了大幅度提高。在第一版地質(zhì)圖上,松潘—甘孜地區(qū)、川滇交界區(qū)和雪峰山地區(qū)都只有路線地質(zhì)資料；松潘—甘孜地區(qū)大面積分布的三疊系(西康群等,主要為上三疊統(tǒng))標(biāo)繪為古生界；主體屬元古宙的“變質(zhì)雜巖(康定群,彭灌雜巖、富林雜巖等)均標(biāo)繪為太古界；松潘—甘孜與川滇地區(qū)廣泛分布的印支期與燕山期侵入巖,只零星標(biāo)示,且籠統(tǒng)示為花崗巖；四川盆地大面積分布的侏羅系標(biāo)繪為白堊系(廣元系)。

圖2 1∶100萬成都幅地質(zhì)圖(姚冬生等?)Fig. 2 Geological Map of China, Chengdu(1∶1,000,000) (Yao Dongsheng et al.?)

2.2 日本地質(zhì)圖之變遷

自1878年出版第一幅全國地質(zhì)圖的百余年來,日本至少編制出版了12版不同比例尺(從1∶100萬到1∶500萬)的全國地質(zhì)圖,其中主要有5次更新(1890,1926,1953,1978,1992)。隨著地質(zhì)調(diào)查研究工作的深入和地質(zhì)科學(xué)進(jìn)步,從古至今,地質(zhì)圖所標(biāo)繪的地層、巖漿巖、構(gòu)造等各種地質(zhì)要素的劃分、標(biāo)繪越來越準(zhǔn)確、詳盡,反映了百余年來日本地質(zhì)事業(yè)發(fā)展進(jìn)步的歷程(Kato et al., 2011)。

3 地質(zhì)圖件為礦產(chǎn)勘查及潛力評(píng)價(jià)提供了地質(zhì)背景

成礦作用是一種特殊的地質(zhì)作用,成礦標(biāo)志都留存于各種地質(zhì)體之中?？梢岳玫刭|(zhì)圖件來分析研究礦床形成的地質(zhì)背景和成礦條件。第二次世界大戰(zhàn)期間,由于戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源緊缺,以致美國軍隊(duì)中的地質(zhì)學(xué)家為礦產(chǎn)勘查被委派編制地質(zhì)圖。

地質(zhì)圖標(biāo)繪有不同時(shí)代、不同類型的巖石和構(gòu)造,借助已知礦床和多種類型礦床成礦專屬性,可以預(yù)測(cè)本區(qū)可能存在的礦床種類、類型及產(chǎn)出地點(diǎn)。

3.1 礦產(chǎn)分布圖顯示成礦地質(zhì)背景

澳大利亞礦山及礦床分布圖(1∶1000萬)(Geoscience Australia ,2004),標(biāo)繪出52種礦產(chǎn)。底圖以不同顏色表示了主要礦化區(qū)地質(zhì)建造的主要時(shí)代：太古宙(>2500Ma),太古宙—元古宙,元古宙(2500～545Ma),元古宙—古生代,古生代(545～250Ma),古生代—中生代,顯生宙盆地覆蓋區(qū)。從圖上可以看出：不同地質(zhì)區(qū)具有特有的礦種,可以為成礦規(guī)律分析提供依據(jù)。

3.2 地質(zhì)圖對(duì)卡林型金礦發(fā)現(xiàn)發(fā)揮了重要作用

美國內(nèi)華達(dá)州北卡林地區(qū),地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,作為卡林金礦礦床圍巖的古生代巖層被褶皺,并被逆掩斷層破壞,侏羅紀(jì)及古近紀(jì)—新近紀(jì)巖漿巖侵入其中,發(fā)生局部變質(zhì)(圖3)。古生代沉積巖中的金礦與古近紀(jì)—新近紀(jì)火成巖(巖墻)的侵入活動(dòng)有關(guān)。地質(zhì)學(xué)家用地質(zhì)圖了解金礦圍巖與成礦流體的關(guān)系。他們認(rèn)為：沒有地質(zhì)圖,不可能確定有利金礦形成的地質(zhì)條件(Price, 2004)。

3.3 地質(zhì)圖可顯示成礦地質(zhì)專屬性

加拿大新斯科舍金屬成礦圖標(biāo)繪了Cu、Pb、Zn、Au、Ag等16個(gè)礦種和前寒武紀(jì)、寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)9個(gè)“時(shí)代—成礦構(gòu)造單元”及兩期侵入雜巖。從圖上可以清楚地看出各種金屬礦產(chǎn)組合成礦的時(shí)空專屬性：西北部的U、Cu、Ag礦床成礦與泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)花崗巖有關(guān)；東南部Au、Zn、Mn的成礦與寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)砂屑沉積巖及其變質(zhì)巖有關(guān)(Chatterjee,1983)。

3.4 地球物理圖件可揭示礦床形成的深部根源

如圖4及圖5所示,中國安徽銅陵礦集區(qū)及俄羅斯遠(yuǎn)東科累馬礦集區(qū)深反射地震剖面都顯示,在礦集區(qū)深部直至Moho均“透明化”,Moho被切斷。推測(cè)“透明體”為成礦地幔流體上涌通道所留下的遺跡。

圖3 美國內(nèi)華達(dá)州北卡林地質(zhì)圖中部地區(qū)(Price, 2004)Fig. 3 Central Portion of the Geological Map of Northern Carlin Trend,Nevada,USA(Price, 2004)

圖4 中國安徽銅陵礦集區(qū)深反射地震剖面圖Fig. 4 Deep Seismic Reflection Profile of Tongling Ore Deposits, Anhui, China

圖5 俄羅斯遠(yuǎn)東科累馬礦集區(qū)深反射地震剖面圖(Federal Agency of Mineral Resources ROSNEDRA, 2008)Fig. 5 Deep Seismic Reflection Profile of Kolyma Ore Deposits, Far East, Russia (Federal Agency of Mineral Resources ROSNEDRA, 2008)

4 地質(zhì)圖件可以為優(yōu)化地質(zhì)環(huán)境和預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害提供科學(xué)依據(jù)

優(yōu)化地質(zhì)環(huán)境,預(yù)防和減輕地質(zhì)災(zāi)害,已引起各國政府和國際地學(xué)組織的高度重視,并采取了各種措施予以應(yīng)對(duì)。重要的措施之一是編制各種類型的地質(zhì)圖件,借以分析研究地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的地質(zhì)背景、規(guī)律和機(jī)制,評(píng)估生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。有關(guān)圖件包括地震地質(zhì)圖、活動(dòng)構(gòu)造圖、地殼穩(wěn)定性地質(zhì)圖、第四紀(jì)地質(zhì)圖、環(huán)境地質(zhì)圖以及各種地質(zhì)災(zāi)害圖等。

4.1 利用地質(zhì)圖件分析地震分布規(guī)律,為中長期預(yù)報(bào)提供依據(jù)

主要是利用地震地質(zhì)圖、活動(dòng)構(gòu)造圖、地殼穩(wěn)定性地質(zhì)圖等分析研究地震時(shí)空分布規(guī)律、產(chǎn)生的地質(zhì)背景,為中長期地震預(yù)報(bào)提供依據(jù)。

2000～2007年,意大利發(fā)生20000次地震,其地震圖(Castello et al.,2008)上清晰地顯示了地震分布規(guī)律：主要沿亞平寧山脈呈NW向展布；小震密集,>5級(jí)地震稀疏；陸地>4級(jí)的多淺震(震源深度<35km)；西部海域多>35km之深震。

4.2 利用地質(zhì)圖進(jìn)行生態(tài)環(huán)境評(píng)估

地質(zhì)圖上顯示的不同類型巖石風(fēng)化的不同類型、不同性質(zhì)的土壤對(duì)植物類型具有選擇性,或叫做專屬性。有些植物適宜于酸性土壤,有的植物喜堿性土壤,有的植物適宜于沙質(zhì)土壤,有的則喜于泥質(zhì)土壤。利用地質(zhì)圖可以編制農(nóng)業(yè)地質(zhì)圖、地質(zhì)—生態(tài)生境圖等。根據(jù)地質(zhì)圖上不同巖性和不同性質(zhì)的土壤可以預(yù)測(cè)適宜生長的植物群落和生態(tài)環(huán)境(Connors, 2004)。

4.3 利用地質(zhì)圖可以評(píng)估滑坡災(zāi)害

不同產(chǎn)狀、不同強(qiáng)度的巖層和不同性質(zhì)的土壤,對(duì)滑坡的敏感度不同,因而產(chǎn)生滑坡的機(jī)遇也不同。例如,富泥質(zhì)土壤、頁巖、灰?guī)r與頁巖互層是滑坡的敏感巖層,容易產(chǎn)生滑坡；砂巖、花崗質(zhì)巖石和冰川沉積為不敏感巖層,不易產(chǎn)生滑坡(Ohlmacher et al., 2004)。

地質(zhì)圖上標(biāo)繪了不同時(shí)代,不同類型巖層,又標(biāo)注了巖層產(chǎn)狀,地形地理底圖又往往顯示地形坡度。因此,利用地質(zhì)圖和在地質(zhì)圖基礎(chǔ)上編制的滑坡災(zāi)害圖可以評(píng)估產(chǎn)生滑坡的可能性。

4.4 用世界冰川圖探索未來氣候變化

為研究冰川變化及氣候變化與海平面升降的關(guān)系,美國地質(zhì)調(diào)查局于1979～1981年組織25個(gè)國家約70位科學(xué)家合作編制了世界冰川衛(wèi)星影像圖等。目的是通過不同時(shí)期冰川圖對(duì)比,了解全球冰蓋、冰川變化態(tài)勢(shì),以及其對(duì)氣候、環(huán)境的影響。據(jù)有關(guān)專家研究,如果全球冰蓋、冰川全部消融,全球海平面要上升80m,將給人類社會(huì)帶來巨大災(zāi)難(李廷棟,2010b)。

5 地質(zhì)圖件可以為創(chuàng)新地質(zhì)科學(xué)理論開辟道路

各種地質(zhì)圖件都是各種地質(zhì)體和地質(zhì)要素的綜合標(biāo)繪,通過對(duì)地質(zhì)圖件內(nèi)容的解析,結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)的綜合研究,可以總結(jié)出地質(zhì)規(guī)律,概括出理論和模式。

5.1 地學(xué)圖件對(duì)“大陸漂移學(xué)說”的誕生作出了重要貢獻(xiàn)

很早以前就有不少學(xué)者提出大陸漂移的概念。德國氣象學(xué)家A. L. 魏格納(1880～1930),(1964)從地圖和地質(zhì)圖上顯示的大西洋兩岸的美洲東海岸和西歐—非洲西岸海岸線形態(tài)、地層、古生物群落、地質(zhì)構(gòu)造以及洋殼與陸殼重力差等地球物理特征的相似性獲得啟示；通過全球地質(zhì)圖之對(duì)比發(fā)現(xiàn)澳大利亞、印度、非洲、南美洲晚古生代均發(fā)現(xiàn)舌羊齒植物群和石炭紀(jì)—二疊紀(jì)冰磧或冰海沉積,說明這些大陸曾經(jīng)相連,并均位于南半球,構(gòu)成一個(gè)“泛大陸”,中生代開始分裂并四散漂移。根據(jù)這些現(xiàn)象,他于1912年提出“大陸漂移”學(xué)說(見：黃宗理等,200694～95)。

5.2 地質(zhì)圖為創(chuàng)立“地體學(xué)說”建樹了功績

20世紀(jì)70年代,美國地質(zhì)調(diào)查局在阿拉斯加、加利福尼亞進(jìn)行地質(zhì)填圖。從地質(zhì)圖上地質(zhì)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)：以斷層為界,兩側(cè)同時(shí)代地層(三疊系)在巖性組合、古生物群等方面迥然不同。在一些地層中發(fā)現(xiàn)特提斯域的蟲筳類化石,可以同日本、中國、東南亞等地的屬種對(duì)比,而不同于北美中部的屬種；古地磁亦反映異地漂來之證據(jù),從而導(dǎo)致“地體學(xué)說”的建立(見：黃宗理等,2006894)。

5.3 古地理圖和古構(gòu)造圖為研究地球構(gòu)造演化提供了論據(jù)

中外諸多地質(zhì)學(xué)家都編制了古地理圖及古地理再造圖,揭示了至少2.0Ga以來各地質(zhì)歷史時(shí)期海陸分布狀況。

近年S. V. 博格達(dá)諾娃、李正祥主編的1∶2000萬“羅迪尼亞地球動(dòng)力學(xué)圖”展示了距今0.9 Ga以前羅迪尼亞時(shí)期地球各陸塊的分布格局。主圖還用不同色塊表示了1600～1300Ma、1300～1100Ma、1100～900Ma、900～700Ma和年代未分及推斷的高級(jí)變質(zhì)巖,或克拉通內(nèi)巖漿巖；陸弧、洋弧及裂谷有關(guān)巖石,前陸盆地、克拉通盆地及被動(dòng)陸緣沉積；以及太古宙及元古宙各時(shí)代造山帶(Li zx et al., 2008)。

圖6 的大陸漂移示意圖Fig. 6 A. L. Wegener’s continental drift schematic map

6 地質(zhì)圖件可以為維護(hù)國家主權(quán)權(quán)益提供實(shí)證資料

維護(hù)國家的主權(quán)權(quán)益是一個(gè)國家的核心利益,各國都給以特殊的關(guān)注。地質(zhì)圖件在這方面也發(fā)揮著不可或缺的重要作用。

6.1 國家之間邊界的劃分需要地質(zhì)圖件

國家之間邊界劃分既要考慮歷史、民族等人文因素,也要考慮地形、地貌、地質(zhì)資源(礦產(chǎn)、地貌景觀、地質(zhì)遺跡等)因素；海域還要考慮海底構(gòu)造格架、海底地形、地貌、海底沉積物、大陸架展布等。因此,地形圖、地質(zhì)圖、礦產(chǎn)分布圖、遙感地質(zhì)圖、環(huán)境地質(zhì)圖(含地質(zhì)遺跡)、海域構(gòu)造圖、海底地形地貌圖、海底沉積物分布圖,以及某些地球物理圖件(重力圖、磁異常圖、地球物理剖面圖等),都是劃界必不可少的參考資料。

6.2 深海遠(yuǎn)洋和極地地質(zhì)調(diào)查需要地學(xué)圖件

深海遠(yuǎn)洋和南極、北極蘊(yùn)藏著豐富的自然資源,包括生物資源、礦產(chǎn)資源(石油、天然氣、多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼、海底硫化物礦床等)。進(jìn)行深海遠(yuǎn)洋及極地調(diào)查研究對(duì)發(fā)展航海事業(yè),推動(dòng)地球科學(xué)理論和高新技術(shù)進(jìn)步,都有重要意義。海洋和極地是人類共同資產(chǎn),進(jìn)行海洋及極地調(diào)查研究和開發(fā)海洋及極地資源是一個(gè)國家應(yīng)享的權(quán)利。

為了高效地調(diào)查研究和合理開發(fā)利用海洋和極地地質(zhì)資源,推動(dòng)海洋地質(zhì)科技進(jìn)步,必須充分利用全球及某些海域航海圖、海底地形地貌圖、海洋地質(zhì)圖、南極及北極地質(zhì)圖、極地冰雪圖、海洋及極地地質(zhì)構(gòu)造圖、海底沉積物分布圖,以及一些地球物理圖件。

7 地質(zhì)圖件是推動(dòng)國際地學(xué)合作與交流的利器

經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的全球化,使地質(zhì)工作大踏步地邁出一國的范疇,國際地質(zhì)科技的合作交流空前昌盛,而地質(zhì)編圖制圖又是其中最為活躍的領(lǐng)域之一,開展了一系列雙邊、多國和全球編制地質(zhì)圖件的合作研究和科技交流。

表1 2008年以來世界地質(zhì)圖委員會(huì)組織編制的部分地學(xué)圖件Table 1 Part of Geoscience Maps Compiled by CGMW Since 2008

7.1 地質(zhì)圖件是許多國際地學(xué)會(huì)議的主要展品。

地質(zhì)類圖件是歷屆國際地質(zhì)大會(huì)(IGC)的主要展品,最近七、八屆國際地質(zhì)大會(huì)展出的地質(zhì)圖件都有三、五百種,包括各國、各地區(qū)、各洲及全球地質(zhì)圖件,主要是地質(zhì)圖,其次是礦產(chǎn)類及環(huán)境地質(zhì)類圖件(李廷棟,2010b)。一年一度在加拿大多倫多舉行的“加拿大勘探者與開發(fā)者協(xié)會(huì)”(PDAC)年會(huì)展出的地質(zhì)圖件也達(dá)數(shù)百種,以礦產(chǎn)類及礦業(yè)開發(fā)類圖件為主,也有部分地質(zhì)圖、環(huán)境地質(zhì)圖等。美國一年一度在舊金山召開的地球物理學(xué)年會(huì)(AGU)也展出多種地學(xué)圖件,一般以地球物理圖件居多。

7.2 世界地質(zhì)圖委員會(huì)組織編制了多種地學(xué)圖件

世界地質(zhì)圖委員會(huì)(CGMW)組織編制了一系列洲、大洋、大構(gòu)造單元及全球性地學(xué)類圖件,下表(表1)為世界地質(zhì)圖委員會(huì)2008年以來組織編制的部分地學(xué)類圖件。通過這些圖件的編制促進(jìn)了國際地學(xué)的合作研究和成果交流。

7.3 幾個(gè)國際地質(zhì)編圖計(jì)劃的實(shí)施推動(dòng)了國際地學(xué)的大合作

近年來實(shí)施的一些國際地質(zhì)編圖計(jì)劃,由于參加的國家、單位和科學(xué)家多、涉及的學(xué)科領(lǐng)域廣、編制的圖種多、持續(xù)的時(shí)間長,促進(jìn)了國際地質(zhì)的大合作和大交流。

7.3.1環(huán)太平洋編圖計(jì)劃

圖7 中—東—北亞地區(qū)地質(zhì)圖(1∶250萬)(董樹文等,2012)Fig. 7 Geological Map of Northern—Central—Eastern Asia and Adjacent Areas (1∶2,500,000, Dong Shuwen et al.,2012)

由環(huán)太平洋能源和礦產(chǎn)資源理事會(huì)組織50個(gè)國家200多個(gè)單位參與,1974年開始持續(xù)了約20年。編制了太平洋及其毗鄰陸域1∶1000萬比例尺的地理底圖、地理圖、地質(zhì)圖、大地構(gòu)造圖、板塊構(gòu)造圖、地球動(dòng)力學(xué)圖、礦產(chǎn)資源圖、能源資源圖、自然災(zāi)害圖等9大圖系；并編制了1∶1700萬比例尺太平洋盆地構(gòu)造地層地體圖、錳結(jié)核、沉積、沉積速率圖和4幅太平洋盆地古地理圖(李廷棟,2010b)

7.3.2環(huán)大西洋編圖計(jì)劃

由國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUGS)和世界地質(zhì)圖委員會(huì)(CGMW)共同組織實(shí)施,編制了1∶1700萬比例尺大西洋的等深線—地形圖、地質(zhì)圖、構(gòu)造圖、磁力圖、重力圖、礦產(chǎn)資源圖、能源資源圖等7大圖系；并編制了4幅1∶1000萬比例尺區(qū)域性圖件和若干條橫穿洋盆的地質(zhì)斷面圖。

7.3.3全球地學(xué)斷面編圖計(jì)劃(GGT)

20世紀(jì)80～90年代,由國際巖石圈計(jì)劃(ILP)組織實(shí)施,幾乎各主要國家都參加了該計(jì)劃。在全球共編制了170條地學(xué)斷面圖,地區(qū)包括所有大陸、海洋和極地。其目的是用地學(xué)斷面圖的形式,把地表與深部、地質(zhì)與地球物理、地球化學(xué)成果相結(jié)合,分析研究斷面走廊域巖石圈構(gòu)造及其演化,以助大區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)及其演化的解析。

7.3.4環(huán)北極地學(xué)編圖計(jì)劃

俄羅斯、美國、加拿大、瑞典、芬蘭、丹麥、挪威等環(huán)北極國家和德國合作編制了1∶500萬比例尺“環(huán)北極地質(zhì)圖系”,包括地質(zhì)圖、大地構(gòu)造圖、磁力圖、重力圖等。

7.4 五國合作編圖活躍了中東亞地區(qū)的地學(xué)合作研究

從2002年開始,中國、俄羅斯、蒙古、哈薩克斯坦、韓國等五國開展了“亞洲中部及鄰區(qū)地質(zhì)圖系”的合作研究,編制了1∶250萬比例尺的地質(zhì)圖(圖7)、大地構(gòu)造圖,能源礦產(chǎn)成礦規(guī)律圖和非能源礦產(chǎn)成礦規(guī)律圖和其他地質(zhì)、地球物理圖件,獲得豐富地質(zhì)研究成果,大幅度地提高了本區(qū)地質(zhì)研究程度,并取得國際地質(zhì)合作研究的珍貴經(jīng)驗(yàn)。

8 地質(zhì)圖件可為普及科學(xué)知識(shí)作出重要貢獻(xiàn)

普及科學(xué)知識(shí),提高全民族的科學(xué)文化素質(zhì),是我國走向民主、富強(qiáng)、文明的社會(huì)主義強(qiáng)國征途中一項(xiàng)基本國策和戰(zhàn)略任務(wù)。地質(zhì)科學(xué)涉及地球演化、生命起源等諸多科學(xué)知識(shí),惠及人類生產(chǎn)、生活的方方面面,在這方面具有特殊的優(yōu)勢(shì),承擔(dān)著更加繁重的任務(wù)。地質(zhì)圖件可以為此作出重要貢獻(xiàn)。

8.1 地質(zhì)圖件可以普及地質(zhì)礦產(chǎn)知識(shí),使民眾了解國家的地情、礦情

從地質(zhì)圖上可以看出編圖地區(qū)內(nèi)不同時(shí)代地層、巖漿巖時(shí)空分布特點(diǎn),不同時(shí)代沉積盆地及斷裂分布狀況。讀者通過閱讀地質(zhì)圖可以增長地學(xué)知識(shí)。通過礦產(chǎn)分布圖可以了解到一個(gè)國家或地區(qū)礦產(chǎn)資源分布狀況和特點(diǎn),并增強(qiáng)廣大民眾珍惜和保護(hù)礦產(chǎn)資源的意識(shí)。

8.2 地質(zhì)圖件可以普及地質(zhì)災(zāi)害知識(shí)

為了給地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)提供科學(xué)依據(jù),各國和國際組織都編制了不同地區(qū)、不同比例尺的環(huán)境地質(zhì)圖、地震地質(zhì)圖、地殼穩(wěn)定性圖、活動(dòng)斷裂圖等。通過地區(qū)和世界地震帶與地震震中分布圖可以看出一個(gè)地區(qū)或全球地震分布特點(diǎn),起到普及地震知識(shí)的效果。

8.3 地質(zhì)圖件可以提高旅游業(yè)的科學(xué)品質(zhì)

不少國家在地質(zhì)圖基礎(chǔ)上編制了各種形式的旅游地質(zhì)圖。挪威地質(zhì)學(xué)會(huì)編制了“地質(zhì)趣聞圖”(Geological attraction),其上標(biāo)示了地質(zhì)奇觀、地質(zhì)博物館、國家旅游路線、國家公園、地質(zhì)公園、世界遺產(chǎn)遺址、老礦山及露天礦址等(Geological Society of Norway, 2008)

加拿大Saskatchewan地質(zhì)學(xué)會(huì)地質(zhì)高速公路圖委員會(huì)編制了公路地質(zhì)圖(Geological Highway Map of Saskatchewan)(Maxeiner et al.,2001)。在圖上,沿公路標(biāo)繪了59個(gè)地質(zhì)、地理景觀和地質(zhì)遺跡遺址點(diǎn),包括湖泊、平原、沙丘、冰川,各種巖石露頭、火山、古生物遺存點(diǎn),各種構(gòu)造形跡等。同時(shí),還以圖表方式標(biāo)繪了不同地質(zhì)歷史時(shí)期板塊構(gòu)造作用,沉積巖、火山巖、變質(zhì)巖相互轉(zhuǎn)化圖解,前寒武紀(jì)地質(zhì)演化及主要礦產(chǎn)資源,地球圈層結(jié)構(gòu)等。圖件頗有創(chuàng)意,十分典型,寓普及地質(zhì)、地理科學(xué)知識(shí)于旅游和行車之中。

9 地質(zhì)制圖是培養(yǎng)地學(xué)綜合人才的園地

地質(zhì)制圖是一項(xiàng)區(qū)域地質(zhì)或某一地質(zhì)分支學(xué)科和制圖學(xué)綜合研究和成果集成,要在廣泛搜集有關(guān)地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)和地圖學(xué)等資料基礎(chǔ)上,進(jìn)行綜合研究,掌握編圖地區(qū)主要地質(zhì)特點(diǎn)和地質(zhì)規(guī)律,運(yùn)用當(dāng)代先進(jìn)地質(zhì)理論和技術(shù)方法進(jìn)行地學(xué)圖件的編繪。因此,編圖過程實(shí)際是編圖科技人員增加科學(xué)積累,充實(shí)基礎(chǔ)地質(zhì)知識(shí),提高科技水平的過程

9.1 地質(zhì)編圖可以豐富從研人員的科學(xué)積累

編制地質(zhì)圖(含說明書)要全面搜集研究編圖區(qū)內(nèi)地層、巖漿巖、構(gòu)造等資料,進(jìn)行地層的劃分對(duì)比、巖漿巖分區(qū)、分期和構(gòu)造解析,要論述重要地質(zhì)事件及地質(zhì)演化,要探討地球物理場(chǎng)特征和巖石圈結(jié)構(gòu)構(gòu)造,還要研究和采用先進(jìn)的制圖工藝和技術(shù)方法。經(jīng)過多次編圖實(shí)踐,可以豐富編圖人員的科學(xué)積累,為培養(yǎng)高水平的區(qū)域地質(zhì)專家奠定知識(shí)基礎(chǔ)。

9.2 地質(zhì)編圖有助于提高編圖人員解決疑難地質(zhì)問題能力

為了解決編圖中一些疑難地質(zhì)問題和統(tǒng)一地層、侵入巖、構(gòu)造等的劃分對(duì)比,常常需要就一些重大地質(zhì)難題開展專題研究,并召開有關(guān)專業(yè)科學(xué)家參加的現(xiàn)場(chǎng)會(huì)進(jìn)行“會(huì)診”和研討,集思廣益,不但有利于疑難地質(zhì)問題的解決,同時(shí)又是互教互學(xué),以老帶青,提高年輕地質(zhì)工作者對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象鑒別能力和解決疑難地質(zhì)問題本領(lǐng)的有效措施。

9.3 通過地質(zhì)編圖可以培養(yǎng)高水平區(qū)域性地質(zhì)人才

在綜合研究與專題研究相結(jié)合、專業(yè)深入研究與多學(xué)科綜合研究相結(jié)合、地質(zhì)編圖與制圖技術(shù)相結(jié)合以及老中青地質(zhì)學(xué)家相結(jié)合的基礎(chǔ)上,經(jīng)過長期編圖、制圖實(shí)踐,可以培養(yǎng)出一批區(qū)域地質(zhì)、區(qū)域地層、區(qū)域巖漿巖、區(qū)域構(gòu)造、區(qū)域礦產(chǎn)、區(qū)域環(huán)境地質(zhì)、區(qū)域地球物理、區(qū)域地球化學(xué)以及制圖學(xué)等方面的人才。

10 地質(zhì)圖件是制定地質(zhì)工作方針政策和實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理的必備資料

地質(zhì)工作是一項(xiàng)實(shí)踐性、探索性和政策性很強(qiáng)的科學(xué)技術(shù)工作,特別需要加強(qiáng)政策的指導(dǎo)、約束和科學(xué)化管理。地質(zhì)圖件是制定有關(guān)方針政策和實(shí)現(xiàn)地質(zhì)工作科學(xué)化管理的必備資料。

10.1 地質(zhì)圖件是制定地質(zhì)工作方針政策的基礎(chǔ)

地質(zhì)工作涉及基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查,為國家和社會(huì)提供地質(zhì)資料和信息；礦產(chǎn)資源的勘查和保護(hù)；地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害的勘查評(píng)價(jià)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)調(diào)查、合理開發(fā)利用地下水資源和為各項(xiàng)工程建設(shè)提供依據(jù)；以及地質(zhì)科學(xué)技術(shù)研究、創(chuàng)新地質(zhì)理論和技術(shù)方法等,都需要根據(jù)國家要求,利用有關(guān)地質(zhì)資料和地質(zhì)圖件,制定相關(guān)的方針政策、規(guī)范和規(guī)程。

10.2 地質(zhì)圖件是制定地質(zhì)工作規(guī)劃、計(jì)劃的重要參考資料

制定地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)勘查規(guī)劃、計(jì)劃,需要根據(jù)調(diào)查區(qū)地形圖、地質(zhì)圖、礦產(chǎn)分布圖等所反映的地形特點(diǎn)、地質(zhì)研究程度、礦產(chǎn)分布及成礦地質(zhì)背景等來確定地質(zhì)勘查工作部署和實(shí)施方案。

制定環(huán)境地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查規(guī)劃,需要參考和分析研究環(huán)境地質(zhì)圖、災(zāi)害地質(zhì)圖、地震地質(zhì)圖、活動(dòng)構(gòu)造圖、地殼穩(wěn)定性地質(zhì)圖,以及某些地球物理、地球化學(xué)圖。

制定城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃,除上述圖件外,尚需參考第四紀(jì)地質(zhì)圖、地形地質(zhì)圖、農(nóng)業(yè)地質(zhì)圖、城市地質(zhì)圖、工程地質(zhì)圖等。

制定地質(zhì)科技、海洋地質(zhì)、旅游地質(zhì)等規(guī)劃,都需要參考利用眾多地質(zhì)圖件。

10.3 利用地質(zhì)圖件指導(dǎo)工程建筑設(shè)計(jì)和施工

舉凡公路、鐵路、輸油管線、調(diào)水工程選線,水壩、橋梁、核電站,碼頭、隧道及重大工程選址,水體及土壤污染、水土流失及沙化、礦山復(fù)墾及地質(zhì)災(zāi)害防治等工程,以及探月工程、深空研究、海洋探測(cè)及海底工程、地下空間利用等,都要利用有關(guān)地質(zhì)圖件在充分研究工程地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)基礎(chǔ)和條件的基礎(chǔ)上,編制工程設(shè)計(jì),并指導(dǎo)工程的實(shí)施,確保工程質(zhì)量。

注 釋 / Note

? 姚冬生,劉燕學(xué),胡明明,張萍. 2008年編制. 1∶100萬國際分幅成都幅(H-48)地質(zhì)圖. 待出版.