印度地质调查局组织机构与管理

谭永杰1　施俊法

（1中国地质调查局，北京，100011；2中国地质调查局发展研究中心，北京，100037）

印度地质调查局（GSI）成立于1851年，是一个完全由政府资金支持的科学组织。成立之初，印度地质调查局的惟一任务是为铁路找煤。随着印度经济和社会的发展，其作用和职能不断扩大，它的主要任务是查明全国的地学背景，其中包括固体矿产资源（不包括石油和放射性矿产）的评价和区域性勘查、岩土工程研究、环境地质和自然灾害的研究以及冰川学、地震构造学等研究。它既是政府、工业部门和普通公众获得基础地学信息的主要提供者，同时又是国际地学舞台的积极参与者。GSI在信息库和出版发行方面享有很高的可信度，无论在国内还是国外都受到用户的尊敬。本文拟介绍印度地质调查局组织机构的最新情况，供参考。

一、印度地质调查局的职责和任务

印度地质调查局的使命是：为促进健全的地质政策和实践活动提供科学信息，提高公民的生活质量；通过探索新的资源以及促进现有资源的合理开发，使印度的经济变得更加强大。

印度地质调查局的主要任务是：对全国和近海水域进行地质、地球物理和地球化学填图；勘查和评价全国和近海水域的矿产资源；开展与环境地质学有关的各种研究；对地球科学的各个分支学科以及勘探技术和方法进行系统的研究；就与地质调查局职责有关的各种问题向政府和有关部门提出建议；向公众提供与地质调查局职责有关的技术服务和咨询；参与政府和部门组织的全国性科研项目，并负责协调地质及其相关的工作；与国外同类机构保持广泛的联系；系统地收集岩石、矿物和化石标本，以丰富博物馆和岩心库；管理好对研究国内外地质有意义的稀有地质现象，保护好有地质意义的国家地质遗迹和地质公园；培训科学技术骨干，并为大学和研究所提供培训援助；收集、处理、储存、维护和传播各类地球科学数据；在国家紧急时期动员全国地质学领域的人力资源和设备，并协调他们的活动；根据地球科学领域及相关技术发展的需要开展其他活动。

印度地质调查局的活动涉及3个领域，即资源调查、环境和地球系统研究以及地学信息的传播。资源调查包括矿产调查和勘探、地质填图、地球化学填图、地面地球物理调查、航空调查、海洋调查、实验室数据分析以及通过矿产评价计划发展乡村经济。环境和地球系统研究包括岩土工程调查和填图、地震和滑坡灾害图的前期准备、部署快速反应小组来评价自然灾害，为各种人为诱化活动进行环境影响评价和环境管理规划；还包括新构造断层和活动断层填图、建立和运作地震和测地观测站、研究地貌和第四纪气候变化、研究与空气污染、土壤污染和水污染有关的环境灾害、实验室的后备研究。地学信息的传播包括建立并更新地球科学数据库；通过数字处理，编辑和出版比例尺为1:25万和1:5万的图件；准备和出版公共设施主题图；传播地质知识成果以及与其他兄弟组织相互联系和合作。

二、印度地质调查局机构组成、人员分布

印度地质调查局总部位于加尔各答，在全国6个地区设有分部（西部、东部、东北部、中部、北部和南部）和4个专业分部（煤炭、航空矿产调查和勘查、海洋培训学院）（印度地质调查局的组织机构见图1，地区分部和专业分部的组织机构见图2）。

图1　印度地质调查局组织机构

2000年，印度地质调查局共有职工16302人，其中科技人员3147人，行政管理及工人13155人。表1反映了近50年来印度地质调查局科技人员增长的情况。

表1　印度地质调查局近50年科技人员增长情况

图2　区域分部/专业分部组织机构

三、印度地质调查局地质调查工作现状

1地质填图

到2001年6月，1:5万地质填图覆盖了309万平方公里，占全国可填图总面积（31458万平方公里）的9823%。

从第8个五年计划（1992～1996年）开始进行了第二轮1:25万/1:3万比例尺的地质填图，填图采用了包括地质、地球物理、地球化学和航空地球物理方法在内的综合调查。到2001年6月已覆盖122066平方公里。

第8个五年计划末到第9个五年计划初，与法国地质矿产总局合作在卡纳塔克拉通的部分地区开展了大比例尺的地球化学填图，覆盖面积约为13600平方公里。

2矿产勘查

印度地质调查局现有108台钻机，1971年拥有的钻机量最多，为304台。由于开展了大量的矿产勘探工作，印度的矿产储量大幅度增长。如煤炭，1955年矿产储量只有250亿吨，到2002年增加到23411亿吨；褐煤1955年为4200万吨，2002年达到3539亿吨；铜矿石从340万吨增加到512亿吨；铬铁矿从340万吨增加到146亿吨。

3海洋地质调查

印度地质调查局拥有调查船（RVSamudra Manthan），船上装有船用质子磁力仪，并设有化学实验室、岩石实验室和古生物实验室。到2000年6月，印度专属经济区9594%的海底做了踏勘调查，在奥里萨邦、安得拉邦、泰米尔纳彼邦等沿岸浅水区查明有5700万吨重矿物。在阿拉伯海和孟加拉湾查明有潜在的天然气水合物带。通过海洋地质调查为专属经济区编制了63幅（2°×2°）1:50万海底图。

4航空测量

印度地质调查局使用Twin Otter飞机在卡纳塔克邦、泰米尔纳彼邦、安得拉邦、比哈尔邦、拉贾斯坦邦、奥里萨邦、北方邦等邦的一些地区进行了多道航空测量（包括磁测、光谱测量、电磁测），覆盖面积132041平方公里，总测线长度268627公里。此外，为了帮助石油勘查，在东北部地区，西孟加拉邦、北方邦和比哈尔邦等邦的一些地区进行了456421测线公里的航空磁测，覆盖面积为119224平方公里。

除上述工作外，印度地质调查局还开展了岩土工程、环境，以及地震、火山、地热、冰川等方面的研究，完成了大量各种图件的出版和人员培训工作。

四、经费

印度地质调查局的经费从第7个五年计划起急剧增加。第7个五年计划（1987～1991年）为211亿卢比，第8个五年计划（1992～1996年）为66517亿卢比，第9个五年计划（1997～2001年）为11886362亿卢比。第10个五年计划（2002～2007年）将达到2127亿卢比，其中计划内的为94亿卢比，计划外的为1187亿卢比。表2列出了第10个五年计划中印度地质调查局计划内费用按项目分配的情况。

自1993年以来，作为经济政策自由化的一个结果，印度地质调查局开发其内部资源，通过技术咨询和服务产生了巨大的经济效益。1995～1996年度创收44287463卢比，1998～1999年度为65497242卢比。2000～2001年最高，收入129401183卢比。2001～2002年为573863685卢比。它的服务和咨询领域包括矿产勘查、海洋调查、地球物理调查、岩土工程项目、地质环境项目、图件出版和发行、报告出售，以及包括宝石检测在内的实验室服务等。

表2　印度地质调查局第10个五年计划按项目经费支出

五、印度地质调查局未来20年的主要工作重点

近年来，印度地质调查局不断拓宽服务领域，从寻找和利用自然资源到查明全国地质背景，包括固体矿产资源（不含石油和放射性矿产）的评价和区域性勘查、岩土工程研究、环境地质的自然灾害研究以及冰川学、地震构造学研究。它既是政府、工业部门和普通公众获得基础地学信息的主要提供者，同时又是国际舞台的积极参与者。印度地质调查局对2020年地质工作进行了展望，其未来的目标是：①通过深入和广泛的勘探来查明、评价和增加自然资源储量；②监控过去、现在和未来对自然资源的需求，并相应地调整其工作；③不断更新国土和近海区域的地质数据库；④用更大的比例尺来绘制国家地质图，并能够根据变化进行相应更改；⑤了解影响人类及其生存环境的地质作用；⑥建立环境、水资源开发、自然灾害等领域的数据库；⑦在自然灾害和人为灾害的评价和减灾方面起积极作用；⑧对水资源、能源、通信和城市发展计划提出地球科学方面的建议；⑨建立和维护一个综合的地球科学数据库；⑩加强与公众的联系，使公众更容易获得地球科学方面的信息、图件和知识产品。

印度地质调查局未来20年地质工作的战略方向主要包括以下内容。

1自然资源评价

加强专题图件绘制；加强地区级矿产资源评价，并对勘探方法进行标准化；运用地质学、地球物理学和地球化学数据进行资源预测工作；进一步完善地球科学数据库，使其内容更加丰富、广泛、深入和精确；按顺序系统地开展全国范围的地表地球物理和地球化学勘测；通过对地面和航空的地球物理勘测，发现更多的矿产靶区；为进行海洋资源评价开展高精度海洋调查；与兄弟组织、研究院和大学积极开展合作与交流，以便将研究重点放在占据优先地位的勘查战略中；建立自然资源数据库。

2环境和地球系统研究

开发综合性地质环境数据库，用于环境影响评价和监控；对自然灾害（地震、滑坡、洪涝等）和人为灾害（污染、废弃物处理等）进行研究；着重研究环境及其对地球系统的影响；研究第四纪气候变化；加强固体地球的地质和地球物理学领域的研究，包括地震和测量监控；为能源、灌溉、交通和各种建设项目提供地质技术咨询服务。

3信息服务

提高本部门在外界的知名度；对各级活动的数据库进行计算机化；文件和地图产品数字化；以对用户友好的方式、方法发布知识产品；在国家地球科学教育中起到积极作用。

作者简介

[1]谭永杰，中国地质调查局总工程师室主任，研究员。

[2]施俊法，中国地质调查局发展研究中心情报室主任，研究员。

一、“三步式”矿产资源潜力评价方法

“三步式”矿产资源评价方法是美国USGS目前推荐使用的一种未发现矿产资源的潜力评价方法，它在1975年就开始探索(Nokleberg，2002)，在20世纪90年代形成较为完善的方法体系，并在美国本土矿产资源评价中作为标准方法得到使用。我国学者赵鹏大等(1994)较早介绍了该方法。“三步式”(THREE-PART)评价方法按英文翻译应该是赵鹏大翻译的“三部式”，但它确实又是有先后顺序的3个有机部分。USGS修正的“三步式”评价方法框架图如图1-1。

美国地质调查局Warren JNokleberg在“Metallogenic analysis as an integral part of themineral resource assessment”项目中对MA与QMRA方法给予了深入的剖析。正如图1-1所述，“三步式”评价方法包括3个大的步骤：

图1-1 修正的USGS三步式评价方法图

1)圈定成矿远景区带；

2)估计成矿远景区带的可能矿床个数的分布；

3)使用世界范围的预测矿种类型的标准品位吨位模型，进行资源潜力的定量估计。

在上述三步中，最重要的是第一步。在该步工作中Warren JNokleberg又给出6点具体工作步骤，包括：

1)定义关键标准术语；

2)编制地质构造建造地图；

3)系统描述和研究地区矿床特征模型，以期总结评价区可能的矿床类型；

4)归纳和总结矿床模型和找矿模型；

5)圈定含有已知矿床、矿点的成矿远景区；

6)根据总结的成矿区带找矿模型圈定未发现已知矿床的远景区。

在圈定成矿远景区带方面又有两种不同的方法，即以上述6项工作为基础的矿床成因模型法和信息合成综合的定量评价方法(图1-2)。在信息合成综合的定量评价方法中他们既使用特征分析和证据权法，又使用了非线性神经网络技术，从而提高预测评价的精度和灵活性。

从上述说明，我们可以发现三步式矿产资源评价并不是一个什么全新的评价方法，它不过是一些有效方法的集成组装。我国在20世纪80～90年代广泛开展的二轮成矿远景区划和中大比例尺成矿预测中同样广泛使用综合信息矿产资源成矿规律编图、综合信息找矿模型建立和基于蒙特卡罗计算机定量模拟等，而且在使用综合信息进行区域三维立体成矿规律研究方面是走在前面的。但有两个成果是值得我们借鉴的：①一致的区域构造建造编图；②标准的矿床模型和品位吨位模型。以往我们在开展资源定量评价中往往是使用地区的品位吨位模型，这样一个地区一个结果，而且产生“领导资源量”，研究矿床模型的专家往往不太介入具体的评价预测资料分析工作，使模型和预测相对脱节。

图1-2 基于信息合成综合定量评价

二、“三步式”矿产资源潜力评价方法构造建造编图问题

各种成矿学说都表明矿床不是自来之物，它与一定地质环境和地质建造有关。“导致矿床的产生，特别是内生矿床的成矿作用是地壳历史发展的统一而复杂作用过程的一个方面，它在其历史发展过程中，与地质作用其它方面即沉积作用、构造运动、岩浆活动和变质作用有着最密切的关系。矿化作用可以而且应该从其历史发展和与地壳地质发展作用过程的所有其它方面相互联系的角度进行研究”(毕利宾)。前苏联学者从地质建造出发强调矿床是地壳不同大地构造(地槽、地台、岩浆构造活化)发展演化的结果，一定矿床是特定的地质构造产物，不同构造建造单元的矿床产出类型有根本区别。在地槽发展早期主要是铜、镍、铁等矿床，而在地槽晚期则主要是与岩浆活动有关的中、低温多金属矿产。在地台区沉积盖层金属矿床主要是层控低温矿床和一些与碱性岩有关的矿产。以板块成矿学说为代表，欧美地质学家也十分强调一定大地构造环境对矿床的控制作用，他们主要采用将今论古方法，根据现代大洋洋脊、岛弧火山及大陆裂谷等不同成矿环境来认识地质历史发展过程中不同成矿地质构造环境。著名的斑岩铜矿及与海底火山作用有关的黑矿被认为是大洋板块俯冲的结果，非洲南德特大型金铀矿床则认为是古老克拉通成矿环境的产物，而一些大型金刚石矿床被认为是大陆裂谷环境的产物。查·赫奇逊在《大地构造环境与成矿作用》一书中较系统地论述了各种构造环境成矿作用，可以看出尽管不同成矿学派的出发点不同，但都强调构造环境对矿床生成起着制约作用。

成矿地质构造环境编图在“三步式”资源评价中占有极其重要的地位，是进行各种预测最基本的出发点。一方面通过编图可以认识研究一定的构造环境分区、构造环境地质建造的演化以及相关的矿产的可能分布；另一方面在标准的矿床模型中，构造环境是一个重要的圈定成矿远景区的标准准则。在“三步式”资源评价中构造环境底图目前已相当精细，不仅要反映大的构造分区，如地台、克拉通、岛弧等，还要表达不同构造环境的物质组成(李锦轶)。在地质底图中还应表达矿床模型涉及的标志单元，如在注意区分认识区域不同地质环境成因California低硫石英脉矿床评价中，在编图中重点表达了低区域变质的沉积火山岩建造、成矿建造及成矿建造系列(Singer，Cox)。

三、“三步式”矿产资源潜力评价方法多元勘查信息综合应用问题

Warren JNokleberg(2002)指出在成矿地质底图编制中应该加强多元勘查信息的解译和应用。地球物理、地球化学和遥感等勘查技术获取的信息对隐伏地区矿产和深部构造、岩体的识别有重要作用。

地球化学预测起始于前苏联，主要研究一定区域内成矿作用元素及其组合在时间和空间上的分布特点。目前地球化学预测主要有求异方法和综合方法。求异方法主要是在考虑地质背景前提下充分研究各种地球化学异常的性质、研究评价地球化学异常的性质结构，进而选出最有利的异常区。综合方法主要是充分利用区域地球化学资料研究元素在不同地质建造中的表现形式，分析区域成矿地球化学规律进而进行地化预测。这两种分析预测途径都是可取的，它们对提高预测水平十分有效。

地球物理预测主要是通过研究地球物理异常与分析矿床与地球物理场关系两个方面进行。对于某些特殊类型的矿种(铁、放射性铀矿等)直接研究地球物理异常无疑是十分有效的预测方法。在矿区利用井中电磁波法能够圈定某些漏掉的有色金属矿体，激发极化法和视电阻率法是矿区寻找金属矿体的有效方法。然而在区域预测中对大多数矿床来说地球物理预测法永远只是一种间接预测方法。由于地球物理方法的“穿透性”特点，它能够提供有效的深部隐伏地球物理大地构造信息，通过物探资料能够分析地质建造结构、深部变化、界面等。各国学者都十分注意利用地球物理信息进行成矿分析。在前苏联安德列耶夫认为负重力异常与地槽带相对应，而正异常则与地台区相对应，并得出在正重力异常有铜、金矿床，在负重力异常有锡、钨矿床；穆石敏根据地球物理资料研究了中国华北大地构造特点，并进行了矿产初步预测；王懋基通过地球物理资料研究认为钨-锡成矿与岩石圈低密度有关，表现为重力低，而铅锌矿化主要在重力异常梯度带上。更多的地质学家强调利用地球物理资料研究区域地质构造发展演化特点，特别是利用地球物理信息的穿透性，识别大量的隐伏构造，研究各种构造的相互依存关系，研究构造的规模大小、延深、期次、序次等，并与区域成矿作用研究结合起来，查明成矿时各种构造(包括隐伏构造)进而开展区域成矿预测。例如王世称在华北地台金矿预测中就广泛利用航磁重力信息，研究金矿资料体的磁场、重力场特征，并以此建立综合信息找矿模型。

随着高分辨率航天仪的出现，遥感信息预测也愈来愈受到人们的重视。由于遥感信息的穿透性和总和性特点，对区域成矿线性构造、环形隐伏构造识别特别有效，无疑地遥感航天预测可以通过研究区域构造的(特别是线性构造)展布及构造复杂程度(等密度图)与矿产分布关系来进行科学预测。近来美国、加拿大利用遥感信息直接预测找矿取得了经验，他们主要是利用红外波段(165μm及22μm、Tm5及Tm7)对矿化蚀变进行显示，Tm5对铁矿化有强烈的反映作用，而Tm7 波段对热液矿化、泥质粘土却有强烈的吸收，这样利用Tm5/Tm7可以较好判别有强烈热液蚀变的矿化显示。

地球化学、地球物理、遥感预测的预测标志因素具有明显多解性，据美国矿产局调查，10万个化探异常与矿点、矿床之比为100∶4∶07，可见化探异常出现受许多非矿化因素制约，例如有剥蚀水平、地表景观影响等。地球物理异常的多解性更为人所知，电磁波法异常不仅与富矿、漏矿有关，也可能与一些富水断层有关。遥感信息Tm5/Tm7图像矿化指标却受到不同岩性、植被强度的影响。因此这些方法与地质预测的有机结合以及这些异常标志的及时验证对预测是至关重要的。为了减少这种物化遥信息使用的多解性带来的风险，王世称多年总结的以地质直接信息为先验前提，科学进行综合信息矿产资源编图方法是一种可行的方法。

四、“三步式”评价定量方法的几个问题

1关于使用远景区矿床个数问题

在“三步式”评价中未发现的矿产资源潜力数量=远景区可能的矿床个数×该类型的矿床品位×该类型矿床吨位，品位和吨位可以由标准矿床模型得到，但远景区矿床个数却是需要估计的。我们发现估计矿床个数与我们国家经常使用的直接用回归方法或逻辑信息法预测资源量同样困难。就此问题我们在研究中向Singer求教，我们的问题是这样的：

Dear Dr Singer：

I have study your data of Chinese porphyry depositsI found these may have some questionFirst some deposit type may be skarn type, secondly there are too many deposits in Tibet that are not importantI have a question about three parts methods，the number of deposits in the tracts is the same difficulty to estimate with the metal resourceWhy not estimate the metal resource directly，do not use number×grad×tonnage

Singer的回答是：的确估计矿床数和估计资源量同样是一件困难的事，但使用品位吨位模型可能对估计资源量的经济评价有一定的参考。

2关于TRACT问题

在矿产资源定量评价中，评价预测单元划分是一项重要工作，通常单元有网格单元(GRID)、地质单元(IGU)、靶区(TARGET)等概念，在“三步式”评价中使用了“TRACT”，究竟“TRACT”是什么级别的成矿远景区Warren JNokleberg(2002)有较明确的解释。TRACT是受某特定构造事件控制的(如岩浆弧、碰撞带等)可能产生一组有成因联系的矿床组合的区域，相当于MA分析的BELT。TRACT边界可以是重要的构造边界或含矿岩系范围，在TRACT外不太可能有该类型矿床存在，边界是非规则的。和我国成矿区带比较，BELT相当于我国3～4级成矿区带，因此TRACT评价是一种小比例尺的战略评价工作。

3品位吨位模型问题

Singer给我们提供了世界标准斑岩铜矿品位吨位数据。我们使用MRAS软件进行了对比研究，发现我国斑岩铜矿品位吨位模型的统计分布和世界斑岩铜矿一样，都服从正态分布。但如果使用世界斑岩铜矿作为MARK3软件的模型样本则估计的铜矿资源量较使用我国模型高一倍。由此我们向Singer提出我国斑岩铜矿品位吨位模型和世界不一样，Singer提出了品位吨位模型研究3点意见：小于45Mt矿石的斑岩铜矿不应该进入模型；所有2km2的铜矿储量要加起来；要进行T检验。

4经济成本滤波器模型

在矿产勘查市场经济社会，矿产的市场价格对矿产资源量的估计有一定的影响，市场价格上升使降低一定的品位也可能产生采矿利润。经济成本矿产资源评价在北美研究得较为深入，Harris有专著论述，从文献看USGS已在MARK3软件中加入了经济成本滤波器模块，但目前还没有相关的文献可以参考。经济成本滤波器模型可用图1-3表达，可以看出研究此类问题还需要知道目前哪些矿床由于经济原因不能开采，在我国目前还没有这方面的材料，所以本次对该问题研究较少。

图1-3 矿产资源评价经济成本滤波器概念模型

5专家系统和数字矿床模型

数字矿床模型是本项目首次提出的新概念(见本项目2001年工作设计)。在此之前赵鹏大提出了数字找矿模型，该概念内涵是应用定量方法建立矿床与多元地质信息的关系，和本项目提出的数字矿床模型有一定区别。在立项时主要提出建立铜、金矿床的数字知识库，主要是参照了澳大利亚地质调查局Lesley Wyborn等(1995)编写的在已知矿床不多的地区运用GIS进行矿产资源勘查评价的模型，试图将专家系统与GIS技术结合起来。2002年在USGS的网页上正式见到Singer领导的资源评价项目组提出的Digital Deposit Model研究方向。

澳大利亚地质调查局Lesley Wyborn等首先从成矿系统(图1-4)出发在专家系统知识基础上，使用ARC/INFO平台开发了相应的评价方法。其工作原理如下：

(1)第一步

在这个“矿化系统”中总结了澳大利亚矿床的知识，将其作为区域“矿化系统”的组成部分，形成某种类型矿床必要的关键因素，并在GIS中可用数字图形条件表示。矿床首先应被考虑为区域到矿田不同尺度的“矿化系统”，然后分解成局部的、矿田的、区域的不同尺度图形条件。对于矿床生成的必要条件(如氧化流体、温度、母岩组分)，必须转化为能够为GIS所能表达的特征(如蚀变带、变质组分、交代岩体类型等)。在一个“矿化系统”范围内，就有可能运用矿床模型发现更多的矿床，特别是与已知矿床类型相同的矿床。

图1-4 矿床知识库的成矿系统模式库

(2)第二步

开发高质量的地学GIS应用数据库系统，将上述图形表示的地质条件转化为可查询的属性。

(3)第三步

开发对上述GIS系统进行分析的资源潜力评价的方法系统。该方法系统并不依赖要求已知矿床要达到一定的数目，因此综合分析的结果可看作是一种统计依据。已开发的GIS分析技术有3种不同的、但又互为补充的方法：第一种方法体系实际上是基于已知矿床或矿化系统特征的数字化数据库的专家系统；第二种体系是用户可交互式圈定有潜力地区的分布图；第三种方法对已知矿化区(或被考虑有潜力的异常区)的周围区带进行研究，然后确定在GIS所有图层内这些区带的具体地方表示。

上述基于地质模型金属成矿分析方法的关键问题是怎样将矿床模型在计算机上进行表达，怎样将矿床模型知识与GIS空间数据库联系起来。只有当数字化地图及数据库被有效地建立，只有当矿床模式的矿化系统以可图示化标准来表达，而不是用温度值、压力和流体化学表示时，在GIS平台上发展的方法学才不会受局限。

根据上述思路我们总结了本次数字矿床模型的研究思路，即开发定矿床类型、定矿床远景区位置和远景区成矿有利性优选的数字矿床模型评价系统。

自从USGS 1980年首次研制成功PROSPECTOR斑岩铜矿专家系统，并找到斑岩钼矿以来(Duda等，1981)，矿床勘查评价专家一直十分重视矿床专家系统的研究工作，1986、1994年MacCammon又将Singer等建立的全球86个标准矿床模型的知识库数字化。当前，将GIS技术、地学空间数据库与专家系统结合仍然是矿产资源评价的重要热点研究方向，根据专家知识从海量GIS空间地学数据库挖掘有用信息是今后地学信息技术发展的重要方向。

一、工作流程分析

矿产资源勘查三维可视化储量估算系统研制的基本目的是辅助完成对地质勘查获得的关于勘探储量计算的各种成果的综合分析，实现储量的可视化计算。矿产资源勘查三维可视化储量估算系统数据库结构及其流程，必须代表通行的矿产资源储量估算评价流程。如第二章矿产储量估算的需求分析所述，储量估算在不同的勘探阶段要求不同，但工作流程大体相似，可用如下图表达：

图3-1 勘探储量估算工作流程

上述工作流程在矿产资源勘查三维可视化储量估算系统（MRES）中可概括为如下过程：

1数据管理（data management）

地质勘探获取的各种勘探资料首先要通过合适的软件工具进入三维系统，这些资料有图形资料，如：地质图、工程分布图、地形等高线数据等，也有矿体各种工程获得的分析数据，如：矿石的品位、比重等，还有关于三维地下岩石、岩性及厚度的描述。MRES系统应该对这些数据进行科学的管理，如表格数据的录入、编辑、修改和查询等。对于二维图形数据，如地质图等，可以通过GIS软件矢量化后进入系统。另外系统还可以处理遥感影象及DEM数据，形成效果逼真的三维图形。

2单工程矿体圈定（ore body delineation in a drill）

三维可视化技术将各单工程所见地层、岩石、构造和矿体显示在三维空间坐标中，按照国家储量圈定规范，根据矿床的工业指标，如边界品位、工业品位、可采厚度、夹石厚度及有害组分等，圈定单工程矿体的形态、厚度、位置等。系统在圈定过程中，既要可以根据规范自动圈定矿体，又要提供交互智能工具，用户可以在工程图上通过人机交互对话圈定矿体。

3剖面矿体圈定（ore body delineation inprofile）

矿体连接是一项非常重要而且智能化高的工作，由于三维地质体的复杂性和人们认识的局限性，导致不同的地质专家圈定的结果可能不一样，计算机只能提供半自动的辅助交互工具来帮助专家完成剖面矿体的连接，用户可以使用方便实用的剖面编辑器完成矿体的半自动连接。

4三维矿体圈定（ore body delineation）

将剖面连接，系统形成三维地质体，并使用多种方法进行可视化储量计算。

5矿体储量估算（ore body reserve management）

完成各种储量分析，如统计报表、采（盘）区储量、品位吨位分析、经济价值分析、虚拟勘探与开采等。

上述工作在系统中被称为3DEM过程，MRES中可概括为如下工作流程：

图3-2 MRES系统3DEM工作流程

二、系统中数据分析

1勘探工程产生的数据

地学信息的可视化是将地质构造学、计算机图形学和计算可视化等专业知识相结合，计算机可视化是方法，地质内容研究是目的。因此，从事这方面研究不仅要有专业的计算机科学理论，还要了解地学工作的内容。在进行系统分析及设计时，必须在地学方面找到依据。

在进行地质特征提取之前，大致经过三个步骤：数据采集、数据相关性分析和数据集成。地质统计学的观点认为，任何地学数据要与其所处的空间数据相结合，才能进行检索、可视化、分析和 *** 作。地质勘察获取的数据资料是以钻孔记录或者测井记录的形式保存的一些采样数据，如：矿石的品位、废石含量以及一些观测特征，如岩性等，都是沿着钻孔取样的结果。另外一类是定性描述地层边界或上下底界线的数据资料，这种资料包括在地质普查中获得的地质图、剖面图、构造线和地层结构面等。表3-1是一个典型的钻探资料数据。

表3-1 钻孔数据

图3-3 钻孔空间形态

可视化系统建模所使用的数据是阿舍勒矿区的，以此为例，做一重点分析。矿区的山地工程资料是三维地质建模最主要的原始资料（矿区的山地工程包括：钻孔、槽探、平硐、沿脉、穿脉等，为了形象、方便及简单地描述，以下均将山地工程简称为钻孔），包括：一是钻孔的空间位置信息（即钻孔的测量数据）包括钻孔在三维空间的起点坐标（X,Y,Z）以及钻孔的长度；二是钻孔在空间的位置变化信息，即钻孔在空间的倾斜方向和倾角，这两个资料描述了钻孔在空间的形态，如图3-3所示。三是钻孔的地质资料及分析结果，即采样信息：包括采样位置、样品代号、分析结果、样品长度，还包括在充分了解钻孔的地质资料基础上划分出的钻孔的地质界线，包括岩性代号及地质代号。表3-2给出了了原始数据字段的解释。以阿舍勒矿区的原始数据为例，原始材料描述了三个表如表3-3所示，表3-4为钻孔的空间总体位置信息，表3-5为钻孔在空间的位置变化信息，表3-6为采样信息及地质描述。

表3-2 信息字段内容

表3-3 原始材料

表3-4 钻孔的空间总体位置信息（部分）

表3-5 钻孔在空间的位置变化信息（部分）

表3-6 采样信息及地质资料（部分）

钻孔位置信息表、采样信息表及位置信息表ER关系图如下：

图3-4 数据表ER关系

2其他相关数据

这些数据是指矿产勘探过程中所需的其他来源的数据，包括：

（1）地质图。大比例尺地质图数据，可以通过平面GIS软件进行数字化进入系统；

（2）勘探工程分布图。以GIS格式进入系统；

（3)DEM测量数据。专业的地形测量形成的高程数据，为形成地面高程模型提供数据；

（4）遥感影像。通常以某种图像格式进入系统。

3系统产生的中间数据

为完成三维储量估算，会产生一些中间性成果数据，这些数据包括：

（1）钻孔三维可视化文件。包括岩性、矿体颜色和位置等信息。

（2）剖面数据。通过钻孔工程数据形成的勘探钻孔剖面图形数据。包括剖面钻孔位置、图形、分层和矿化信息等。

（3）曲面数据。通过矿体、地层连接形成地质体表面文件，包含有图形、曲面对应的地质体等信息。

（4）体数据。由曲面组成地质体，每个地质体均赋有属性。

（5）储量晶格文件。晶格图形、储量、品位、估计参数、吨位等。

（6）成果图件。矿体截面图等。

这些数据在系统中可分成三类：表数据、三维图形数据和二维图形数据。

三、三维可视化系统的功能描述

三维建模及其相关信息可视化方法研究的成果都将在三维地学信息可视化系统中实现。因此，系统本身不仅要提供一般的地学可视化系统通用的分析和显示的功能，也要具备一些面向矿产资源评价的功能。

三维地质模型理论的研究目的是为了最终开发出三维地学模拟软件。项目将应用各种三维可视化控件，着重研究三维空间地质体的智能编辑、投影转换、三维空间投影图的隐线隐面处理、三维图形的裁剪处理、以地质实体的光照模型来逼真地显示地质体三维空间形态，任意剖面图的获取、三维制图图示图例库及数字化制图等。可视化系统初步设计中的主要交互功能包括：

（1）人工交互设计：主要用于创建和编辑设计目标。包括对点、线、面、多边形、层等目标物体的编辑和 *** 作，以及文字的编辑和 *** 作。

（2）移动：任意在屏幕上一定图形、图像。

（3）放大、缩小：对 *** 作对象进行任意倍数的放大、缩小，不仅包括给定倍数的放大、缩小，而且可以在屏幕上选择任意区域范围放大成屏幕的范围。

（4）恢复：将经过放大、缩小、移动等 *** 作的三维物体或二维物体恢复 *** 做前的状态。

（5）放映：允许制作动画，并与其他功能结合 *** 作。

（6）旋转：提供三维图形、图像的真三维旋转，可以绕X、Y、Z三轴的任意轴旋转，并提供自动旋转的功能。

（7）剖面移动：允许任意方向、任意角度、任意高程、任意位置进行剖面切制和任意厚度的块段分割，并按照给定的步长移动剖面。

（8）固化和消隐：能将原始的、倾斜的多边体、三角面体和栅格网状模型显示为固化的物体，使得空间物体看起来是三维的面体，且固化和消隐转化方便。

（9）数据查询：对于原始数据可进行查询显示，并作为活动的窗口，可任意移动和放大。

（10）全局视窗：提供一个全局或“鸟眼”的视窗，显示原始的整屏，特别是在切制剖面后，显示剖面的移动及其在平面的位置。

（11）隐藏、半隐藏、可视：可以方便地将屏幕上的物体成为隐藏、半隐藏、可视三种状态，只有可视的物体才可以被编辑和 *** 作。

（12）打印：针对一些常用的地质图件，提供打印功能。

三维地学信息可视化系统不仅要管理图形数据，还要能够建立起矿体三维概念模型，智能化辅助完成三维地质建模分析及计算。进行矿产资源评价的核心目标就是进行储量的计算，可视化系统的主要需求就是为完成储量计算提供可视化的 *** 作环境，例如计算过程及结果的显示。设计的功能包括：

（1）三维模型功能：提供创建三维模型的各项功能。主要有栅格网状表面模型、三角面模型、等值线模型。栅格网状表面模型主要用于完成栅格网状模型的建立和 *** 作，包括等值线 *** 作。三角面模型为主要的功能模块，包括对二维、三维固化三角面模型的编辑及 *** 作。等值线模型可以创建等值线、面，并对点、线、面进行 *** 作。地下水模型：结合其他模型的选项精确建立复杂的地下水模型。

（2）分析交互功能：用于获得详细的交互点和目标、获得统计数据、创建图例、标绘数据信息、创建目标与文字、文件或ISIS数据库的联系。

（3）块模型功能：用于储量计算。包括创建储量计算的空间范围、显示储量计算的有关信息、切制地质剖面或块段、添加计算公式、变异函数的计算、品位估算、储量计算等与储量计算有关的 *** 作。

（4）地质属性显示功能：对相关的地质内容进行 *** 作。包括钻孔的 *** 作，如创建、显示、修改等；地球物理数据的处理及 *** 作、断层构造的 *** 作、用栅格方法进行储量计算、对样品进行组合、样品的显示。

矿产资源是国民经济与社会发展的重要物质基础。随着城市化的发展和矿产资源需求量的增加，环胶州湾地区的矿产资源勘查与开发工作逐步开展。矿产资源勘查开发过程应坚持“在保护中开发，在开发中保护”的原则和“有序有偿、供需平衡、结构优化、集约高效”的方针，对资源勘查、矿业结构、开发利用及矿山生态环境保护等方面统一部署，规范开发秩序，加强对矿产资源的保护利用，并开展矿山地质环境保护治理和恢复工作，改善矿山周边环境。

551 资源特点及分布

环胶州湾地区矿产资源以小型和矿点为主，主要有膨润土、花岗石、硅石等建筑石材以及河沙、海沙等非金属矿，具有资源种类少、规模小、总量不足、分布相对集中、开发利用配套性差等特点。

矿产资源分布于黄岛区、胶南市、胶州市、即墨市的部分地区，地貌类型以低山、丘陵为主。低山主要分布在胶南市的大珠山、小珠山和铁橛山一带，其余多为丘陵和山前平原，海拔高度在200～400m之间。土壤类型以棕壤为主，间以部分潮土，土层浅薄，肥力较低。

552 开采中存在的问题

伴随着矿产资源的开采，青岛市相继制定了“青岛市矿产资源管理办法”及“青岛市矿产资源补偿费征收管理办法”，编制完成了“青岛市地质矿产资源开发利用规划”，使矿产资源保护和矿产资源开发生态保护实现了依法管理。国土资源主管部门在矿产开发中实行采矿许可证制度，逐步规范矿产开发活动，依法严厉打击了非法和违法采矿行为，清理关闭了上百个矿山企业，无证开采和乱采滥挖行为得到了有效遏制。

资源开采的同时，加强了地质地貌景观保护，划定了以“山体风貌”、“自然景区”、“沿海沙滩”为重点的地质地貌景观保护区，对影响地质地貌景观的采沙、采石场予以关停。按照“青岛市减灾防灾预案”，及时部署地质灾害防治工作，减少地质灾害的危害。矿区复垦和生态恢复工作取得了一定成绩，完成了一批矿坑和采石场的复垦、生态恢复工程。矿山企业建立完善了管理机构和资源管理制度，国有大、中型矿山企业和重点矿种的小型矿山企业都设立了地测机构和专门的地测人员。

但是，在矿产资源开发利用及保护过程中还存在一些问题:①缺乏统一规划，开发布局不尽合理，部分矿产供需总量失衡;②矿山小而分散，矿业规模发展和经济效益提高受到制约;③矿产勘查工作滞后，后备资源紧缺;④矿产资源开采导致的一系列生态环境问题等。

553 矿山环境问题

采矿活动对矿区生态环境带来的危害越来越引起人们的重视。环胶州湾地区以中、小型矿山居多，引起的环境问题也比较严重。矿产资源开发对矿区环境的影响分析见图514。

图514 矿产资源开发对矿区环境的影响

区内采矿以露天开采为主。露天采掘矿坑及堆土，除占据大量土地、破坏植被、地表形态外，严重的甚至引起工农业争地的矛盾;露采排土增加了地面的水土流失量，据有关资料分析，采区比未采区水土流失量增大约1000倍;由于机械排土能力差，还易产生滑坡和岩崩等次生地质灾害。

废矿石堆放需大量占用耕地，污染空气(尾矿易风化，粉尘随风而起)、污染地表水(洪水冲蚀，杂质随水漂流，污染河流)及污染地下水(污染物质经风化淋滤后渗入地下，污染地下水)。选矿冶炼过程中污水的排放对土壤、水环境造成严重污染。

554 矿区环境保护管理措施

(1)矿产资源开发与生态环境保护并重

对已有矿山企业的经济效益和对生态环境影响的综合评估、对比，要求矿山企业按照规划布局治理矿山生态环境;无治理单位的，由当地政府负责出资治理。探索、建立与市场经济体制相适应的多元化、多渠道资金投入机制，制定优惠政策，鼓励单位和个人以及外商投资进行矿山环境恢复治理和土地复垦。

(2)矿山生态环境保护和次生灾害控制以预防为主

严格执行生态环境影响评价“三同时”、履约保证金及矿山生态环境保护和恢复治理制度，做好矿产资源勘查、开发全过程的矿山生态环境综合治理与防治。加强公益性矿山生态环境和矿山地质调查，使环境保护和次生灾害能够以预防为主，防治结合，减少危害发生的概率，避免造成重大经济损失。

(3)建立动态监测体系

建立、健全矿山生态环境保护和矿山地质灾害防治的法规、管理及监测体系。相关职能部门要对矿山环境保护及矿区地质进行调查和监测，并建立资料数据库，以完善生态环境监测体系，建立监测、预测、预报、预警制度。

(4)矿山审批与监督检查

新建矿产资源开采项目，必须进行环境影响、地质灾害、水土保持、矿山生态环境恢复与治理等方案的评估，实行“矿山生态环境一票否决制”。国土、环保等部门对矿山废物排放进行监督检查，控制采矿中的“三废”排放量，并防止可能诱发的地质灾害。

555 矿区环境保护技术措施

(1)矿区复垦

因地制宜、统一规划进行矿区复垦是实现山地农业结构的立体布局、解决工农业争地矛盾、重建生态平衡、控制水土流失的重大战略措施。

露天开采和每年产生的大量新尾矿严重破坏了原有的地形地貌和生态平衡，农业种植、植树造林等矿区复垦措施日益引起人们的高度重视。尾矿可以作为矿坑的充填物料进行复垦造田。对已有的尾矿山(堆)，要推平覆土，恢复耕种或造林绿化;杜绝新的尾矿堆出现，将单纯的排尾系统改造为排尾覆田系统，变害为利，形成良性循环。对面积、深度较大的矿坑，可进行修整用以发展渔业或旅游业，还可以调节局部小气候。

(2)严格控制矿山排污

环胶州湾矿山企业虽然规模和总量不大，但矿山污染、侵占耕地、过度开发等现象日益严重。应严格管理，按照有关矿产、土地管理法规，要求矿山污染大户限期达到排放标准，以防止或减少污染。要充分考虑环境容量因素，严控工矿企业的新建、扩建，切不可只顾眼前的经济效益，忽视长远的生态效益。

(3)确定合理的排水系统

大气降水、地表径流与矿坑、矿渣堆的关系是影响水环境的一个重要因素;特别是露天采矿，防止地表径流流入采场显得尤其重要。因此，矿区要做好防渗、排水措施，设立专门的排水系统;已停采的矿坑，应采用封闭的方法，进行密封处理，不使地表径流进入矿坑，阻止或减少对水环境的污染。

(4)尾矿的综合开发利用

充分利用尾矿石可以减少尾矿石堆放对矿山环境的影响。对各种可能的利用途径进行研究、推广，开发新的利用途径，除用于铺路、制造建筑材料(如预制件、砖瓦等)外，还可在化工、机械行业等方面进行综合利用研究。

(5)崩塌预防

随着矿区，尤其是露天采矿区开挖的深度不断增大，山体开裂以致崩塌破坏，严重地破坏了地应力的自然平衡，影响到地表山体的稳定，可导致人工边坡的变形、破坏和滑移。

露天矿边坡破坏主要有两种形式:一是沿具有明显滑面的边坡失稳、破坏;二是蠕变坍塌变形直至破坏，首先是产生裂隙，然后边坡上的岩体发生倾倒破坏、膨胀，局部出现滑移，最后导致崩塌，其发展的危险程度随开挖加深而加剧，严重的甚至导致滑坡、渣石流。为预防崩塌的发生，首先应查明矿区及附近的地质条件，特别要查明软弱结构面的性质、产出状态以及对边坡稳定性的影响程度，有预防地进行开采;其次是在开采过程中要使边坡坡度做到经济、合理、可行，以防边坡产生蠕变破坏。

556 资源供需与保证程度

青岛市是经济大市，综合经济实力位居山东省第一。环胶州湾开发战略，将使其经济发展速度增长更快，对矿产资源的需求、特别是对大宗矿产的需求也将随着工业化、城市化进程的加快而大幅度增加，矿产资源的储、产、需比例会进一步失衡，矿产资源形势更趋严峻，经济增长面临的压力十分突出。

根据青岛市各矿种的保有储量和环胶州湾经济发展对矿产资源需求情况的保证程度预测:

1)非金属矿产探明储量较大，资源前景广阔，保证程度高，能够满足需求，同时也是重要出口创汇的矿产品。

2)金矿等保证程度低，需求缺口较大。

3)能源矿产以及除金以外的金属矿产和化工原料矿产，资源短缺或稀缺，几乎全部依赖外部购入。

4)饰面花岗岩、大理岩和建筑料石等保有储量虽然较大，但开发利用与环境保护矛盾突出，如果不能解决好开发利用与保护之间的矛盾，也不能满足各类建设项目所需。

557 经济和社会发展对矿业的影响

1)得天独厚的区位优势，经济国际化战略的实施，将推动矿业全方位开放格局的形成。环胶州湾地区不仅与国内各经济区之间联系密切，同时与日本、韩国以及亚太经济圈内的国家和地区有联系，更具得天独厚的区位优势，对于吸引外资、开展国内外经济合作、推动矿业全方位开放提供了难得的机遇。

2)环胶州湾发展战略建设规模庞大，建设事业的发展必将大幅度增加对矿产资源的需求，尤其是建材、钢铁、能源、地下水及矿泉水的需求将快速增长，为矿业发展营造了巨大的空间和商机。

3)据预测，胶州湾及青岛市探明的大宗支柱性矿产中，除石墨、滑石、花岗岩等建材类矿产保证程度较高外，其余皆不能满足需求。而我国西部地区矿产资源十分丰富，许多重要矿产，如石油、天然气、煤、铜等为胶州湾地区发展所需的紧缺矿种，而且勘查开发程度较低。因此，积极参与西部大开发，将为本地矿产品需求提供保障。

4)青岛市进行产业结构调整后，构筑了高新技术产业、优势产业和现代化都市产业“三大板块”，使传统产业和产品增加了发展活力，重点产品形成了产业链，优势产品形成了产业群，并发挥了市场配置资源的基础作用，使矿业布局更趋合理。

5)依靠科技进步及高新技术的应用，提高矿业生产力水平，促进科学、合理、综合、高效地利用矿产资源。提高非金属矿产品开发的高科技含量和深加工程度，严格控制或限制饰面石材荒料及粗加工产品出口、外销，提高创汇增效能力，增强其在国内、外市场上的竞争力，提高矿业发展的经济效益。

558 矿产资源发展

(1)基本原则

资源勘查、开发利用坚持“在保护中开发，在开发中保护，资源开发和节约并举，把节约放在首位，努力提高资源利用率”的方针，面向青岛市和环胶州湾地区，与国民经济和社会发展相协调。应遵循以下六大原则:①开源与节流并举，开发与保护并重，不断勘查发现新矿种、新矿产地和保证老矿山的资源接续，实现可持续利用;②资源开发与生态环境保护并重，正确处理当前与长远、开发与保护之间的关系，运用法律、经济、行政和科技手段，保护矿产资源和生态环境;③充分利用“两种资源、两个市场”的原则，建立开放、有序的市场体系，逐步建立多元、安全、稳定、经济的矿产资源供应体系;④区域经济协调发展，发展区域性矿业，保持矿业发展和区域经济协调统一，变资源优势为区域经济优势;⑤政府调控与市场机制相结合，运用市场经济规律和必要的行政手段，加强宏观调控力度;⑥依靠科技进步和技术创新，提高矿产资源勘查成果的科技含量。

(2)经济布局

进一步完善现有矿产资源开发和矿业后续加工基地建设，立足现有优势矿产资源，建立和完善矿业开发基地，不断提高产品质量，开发新品种，争创名牌产品，增加产品附加值。依托港口有利条件，充分发挥外引内联作用，建立多个外向型的矿业开发区。

(3)开采规划分区

将区域内的矿产资源划分出禁止开采、限制开采和允许开采的范围。

1)禁止开采区，包括:①市场严重供过于求、开发效益差的矿产分布区;②对生态环境有较大影响的区域;③城市研究区和新建城区范围内、沿海防护林带、自然保护区核心区和缓冲区、海岸地貌及地质遗迹保护区、风景名胜区、文物保护区、森林公园、Ⅱ级以上水源地周围500m上游3km及地质灾害危险区等区域;④军事禁区、有重要基础设施和存在难以防范的安全隐患的地区;⑤滨海大道两侧500m以内区域。

2)限制开采区，包括:①有可靠资源和市场需求，但开发技术条件不成熟或利用方式不合理、选矿技术条件未解决的矿区;②市场容量有限，产品供过于求，受国家产业政策制约，开采规模受限制的矿区;③开发对生态环境或城市长远发展有一定负面影响，但通过采取措施可以达到要求的矿区。

3)允许开采区:不属于上述两种情况的地区和矿种所在地区，但必须符合国家有关法律、法规和规定的准入条件。

(4)加强外贸交流

在胶州湾地区矿产勘查、开发利用的基础上，充分利用国内、外矿产资源，解决后备资源不足和对短缺矿产的需求。利用外资勘查、开发市内矿产资源;调整进出口产品结构，充分利用国外矿产资源;发展矿产品进出口贸易，拓宽矿产品在国际市场中的销售领域，提高市场占有率。

(5)结构调整与优化

强化矿产资源开发合理布局的同时，通过调整矿山规模结构，优化采、选、冶结构，调整产品与技术结构，以及严格要求资质、资源、规模、技术经济、生态环境保护等矿山准入条件，营造有较强竞争力的规模化、集约程度高的大型企业集团，使矿产资源产业和产品结构得到进一步调整与改善。

(6)提高矿产资源利用率

包括提高矿产资源综合利用技术水平、资源综合利用率、矿山开采回收利用率等方面。

以上就是关于印度地质调查局组织机构与管理全部的内容，包括:印度地质调查局组织机构与管理、有关矿产资源评价新方法模型的探讨、地质矿产勘探储量估算工作及数据流程分析等相关内容解答，如果想了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！