1.制圖前的數據收集和準備
測繪前通常要收集測繪區域的野外記錄、地質圖、航拍照片、地球物理資料、水文資料和各種測試分析資料。美國地質調查局地球科學信息中心(ESIC)保存了美國及其聯邦機構、州政府機構和商業公司記錄的數百萬張航空照片。這些照片包括局部地區的高分辨率低空照片、覆蓋100多平方英裏的航拍照片以及覆蓋區域的衛星圖像。可以從南達科他州的ESIC和EROS數據中心訂購航空照片和衛星圖像。
野外地質填圖需要的工具有:地形圖、航拍照片、地質錘、圓規、野外記錄簿、鉛筆和墨水筆、量角器、野外圖片盒、寫字板或其他書寫用的硬板、圖片和照片的保護套、樣品標記、樣品袋、越野車、個人用品(背包、雨具、急救藥箱、靴子和戶外衣服)等等。
2.地球物理和遙感數據的地質解釋
野外填圖前需提前進行地球物理調查,可用於粗略填圖,也可用於標明有潛在經濟資源的區域。如果巖石之間的對比明顯,航磁測量在區域填圖中是相當有用的。遙感數據的處理可以指出可能存在礦化的地區。航空照片、多光譜和超光譜遙感、地球物理學、地理信息系統和全球定位系統在地質制圖中的應用可以提高制圖的準確性。
3.野外測繪路線
美國的地質測繪具有“兩頭緊,中間松”的特點。壹方面,實地工作客觀、真實、準確,由專業調查人員承擔。另壹端是發布結果的統壹,需要嚴格遵守各種標準和規範。中間的映射過程沒有硬性規定,全靠調查者的知識和智慧。
在野外,通常沿著道路、小徑、溪流和山脊以及其他可能暴露巖石的地方進行系統觀察。利用航空照片確定野外觀測點的位置,追蹤地層單位和斷層。具體成圖路線沒有硬性規定,主要看地質構造格架和露頭出露位置。美國地質學家稱之為“讓地質在妳的導線上指引妳”,如圖1-1。
野外測繪人員精幹,測繪工作模式為:每組獨立完成某壹區域的測繪,然後拼圖;或者將每個組映射到整個區域,然後進行整合和合並。圖1-1所示的映射方式是後者。
4.現場記錄和草圖
美國地質調查局長期以來堅持將野外現象記錄在紙質記錄簿上,並將野外臺站的野外記錄數字化(圖2-5)。野外地質觀測點記錄主要包括巖石的宏觀特征、地層和構造的產狀、接觸關系、變形特征、礦化蝕變、樣品和照片的位置等。在地質關系復雜的地區,除了對地質現象進行詳細描述外,還需要對重要現象進行素描,以補充對地質現象的描述,野外記錄方法與歐美國家基本相同。
圖2-5美國野外地質測繪和野外數據數字化
5.野外手繪註釋
野外地質手冊上繪制的地質要素包括地層分層、巖性邊界、巖體、變質程度、斷層、變形、褶皺、化石點、標本、樣品以及野外觀察到的其他地質現象和地質體(圖2-6)(陳克強,2011)。所有地質要素都在野外繪制,以提高地質體的科學可信度,避免簡化地質內容。因為測繪是按照不規則的路線進行觀察和測繪,每天都可以完成不同區域的測繪。所以當天繪制地圖的區域地質圖實際上已經在野外地質手圖上勾畫出來了。測量的數據應繪制在地圖上,如最常見的層理和其他突出的層理狀。在野外,所有的地質界線和產狀要素都應標繪在野外手圖(地形圖或航片)上,地質界線應標繪在野外。
圖2-6美國過渡野外手地圖
(據陳克強2011)
傳統的地質測繪是直接在地形圖或平面圖上填寫相關信息,或者直接在航拍照片或透明紙上標註數據。在1940廣泛使用航拍照片的時候,雖然地形圖仍然被用作地質填圖的底圖,但是航拍照片也被廣泛使用。在航拍照片上測繪的地質學家可以用三維模型和豐富的細節來解釋和準確地勾勒出地質特征。但是,為了編輯和發布,必須將航拍照片上可以看到的制圖細節轉移到底部的地圖上。大地形起伏引起的失真必須在渲染過程中進行校正。
6.映射內容
從凱洛格等人繪制的地質圖可以看出,美國的地質填圖有三個明顯的特點:壹是段和層的巖石地層單位的繪制,美國的特殊巖性層和均勻巖性夾層等非正式地層單位。比如凱洛格等人在加州Cuyama地區填1: 100000的地質圖時,對早-中始新世砂巖段(。二是既重視基巖區填圖,又重視新生代地質填圖,如聖安德烈亞斯活動斷層精細結構填圖;第三,將遙感影像和地球物理資料的地質解釋按照科學置信度標準用相應的符號繪制在手圖上,如西北盆山邊界的隱伏斷層,如洛克伍德谷斷層向西南和東北方向的延伸(Kellogg et al .,2008)。
圖2-7美國加利福尼亞州Cuyama地區1 ∶ 65438+10萬地質圖(局部)
(根據凱洛格等人,2008年)
7.輪廓測量
按照美國地質勘探局的要求,只有存在下列情況之壹時,才進行剖面測量:壹是命名新的成圖單位;二是修改原測繪單位。換句話說,如果測繪區域內的所有測繪單元都有實測剖面的控制,並且都是有效的,就沒有必要重復實測剖面的工作。在礦區進行大比例尺測圖時,往往需要大量的剖面測量。
8.地質報告的編寫
從最近完成的地質測繪來看,壹份比例尺為1∶100000(30′×60′,面積約5000km2)的地質報告在30-50頁之間,報告的內容和格式完全符合USGS編制的建議書的要求。如Kellogg等人(2008)在美國加州Cuyama完成的1∶100000地質填圖報告,用24頁描述了185個填圖單元,體現了簡潔規範的編制原則。
報告正文包括地質填圖區的背景、填圖區的地質發展史、各填圖單位的巖石描述及參考文獻,部分圖件還對地質災害進行了詳細描述。地質填圖背景簡要回顧前人在填圖區所做的工作,說明主要填圖人員、輔助人員和協作單位,簡要介紹區域地質特征。填圖區地質歷史根據野外觀察到的角度不整合等地質現象,描述了填圖區的地質演化歷史。每個填圖單元的巖石描述是報告的主體,地質圖上的填圖單元,包括正式填圖單元和非正式填圖單元,按照由新到舊的順序逐壹描述。描述側重於顏色、巖性、厚度和地層時代,並經常參考大量的前人測年數據和化石證據。如果有新的或修改的概要文件,需要對它們進行描述。參考文獻是報告的重要組成部分,只要在報告中列出並引用了測繪領域涉及的所有測繪成果和研究成果。例如,Kellogg等人(2003)在加利福尼亞州克恩縣和文圖拉縣的Cuddy Valley完成了1 ∶ 240萬地質報告目錄如下:
內容
背景1
關於聖安德烈亞斯斷層南部的海侵和不整合的註釋…………………………………………………………………………………………1
地圖單元的描述2
聖安德烈亞斯斷層帶南部的巖石3
大松樹和松樹山斷層(域1)以南的巖石3
Cuyama河西部和Big Pine斷層(2號區域)北部的巖石6
卡連特山的巖石(區域3)9
松山斷層以北、庫亞馬河以東和聖安地列斯斷層以南的巖石(區域4) …11
聖安德烈亞斯斷層帶的斷層巖17
聖安德烈亞斯斷層帶北部的巖石18
引用21
美國地質調查局肩負著為國家提供客觀詳實的地球科學信息的重任,走過了130多年曲折艱難的歷程。USGS采用的“地質現象引導地質路線”的地質填圖方法是應對復雜多變的地質現象的有效填圖方法,但應用於澳大利亞厚風化殼和加拿大積雪區的高精度地球物理填圖方法尚未應用於造山帶地質填圖,遙感技術成為造山帶基巖區填圖的重要技術支撐。雖然地球物理和3S技術在地質填圖中的應用不斷創新,但這些現代高科技技術的廣泛應用並不能解釋美國基巖地區高效的地質填圖。真正的驅動力是地質填圖的長效機制和動態更新機制。現有地質成果的繼承和利用、成圖工作模式、成圖與科研的合理定位、簡明的地質報告和GIS的地質應用是決定地質成圖速度的關鍵因素。