地质调查论文

[中图分类号] [文献码] B [ 文章 编号] 1000-405X(2013)-7-229-2 中国地质调查局是我国目前唯一组织公益性地质钻探技术研究开发和推广应用的单位，自1999年成立以来，在组织地质钻探技术研究开发和推广应用方面开展了大量工作并做出了显著的成绩，对我国地质钻探技术的发展起到了较好的推动作用。面对地质工作大发展的新形势和实现地质工作现代化目标的要求，地质钻探技术如何发展，如何更好地起到对地质工作的支撑作用，笔者对这些问题有些不成熟的想法，在此发表，希望能抛砖引玉，与大家共同探讨地质钻探技术的发展问题。 1地质工作对钻探技术的需求 目前我国矿产资源紧缺，资源问题成为制约国家建设和国民经济发展的瓶颈问题，引起了国家政府和领导的高度重视。在国务院关于加强地质工作的决定提出的地质工作主要任务中，突出能源矿产勘查和加强非能源重要矿产勘查是两项首要任务。国家为此投入了大量经费，除了正在实施的国土资源大调查专项基金之外，又启动了危机矿山接替资源找矿专项基金和地质勘查基金。此外，地方、甚至个人也在找矿方面表现出很大的热情，并进行积极的投资。近年来，随着地质工作的加强，地质钻探工作量成倍增长，一些省区的年钻探工作量达到了几十万米。钻探工作项目资金来源有国土资源大调查、矿产资源补偿费、中央财政补贴、省资源补偿费、地方财政补贴、市场项目等。钻探工作量加大，使得对钻探设备和技术的需求同时加大。 2地质钻探技术应用现状 与世界先进的钻探技术相比，目前我国地质勘探工作中采用的钻探技术总体水平比较落后。钻探施工主要采用立轴式岩心钻机，基本上是20世纪80年代左右的设计。现代的全液压动力头钻机依靠进口，我国自己研制的产品已经开始出现，但还未得到大面积推广应用，而且现在只有个别钻深能力(1000m)的钻机，还未形成系列。钻探工艺方面，一些先进的钻进工艺方法还没有得到推广应用。金刚石绳索取心钻进方法虽得到了较多的应用，但还未能大面积普及。液动锤钻进(液动冲击回转钻进)方法的优点虽然为人们所认识，但由于该方法在恶劣的泥浆条件下使用时，钻具可靠性和寿命方面存在着一些问题以及这些年钻探现场管理水平的下降，使其在地质钻探中的应用较以前更少。一些具有较好前景的先进的钻进工艺方法，如绳索取心液动锤钻进方法和不提钻换钻头方法虽然都已研制成功，但实际应用很少。空气反循环取样钻进方法尽管具有高效率、低成本的特点，但由于没有得到地质人员的认可，至今未能得到推广。除此之外，目前地质钻探施工中所用的钻孔护壁堵漏技术、测斜技术等，基本上也是20世纪80年代左右的水平。由于采用的钻探技术水平不高，地质勘探中钻探工作的效率和效果不太理想，表现在台月效率较低、复杂地层钻进问题多、深孔钻进能力差、钻进成本高。这些问题的存在，使得钻探技术对地质工作的技术支撑效果受到影响。 3地质钻探技术发展目标 笔者认为，考虑地质钻探技术发展目标时应该分阶段，应该分成近期、中长期和远期。划分原则是：至2010年为近期，至2020年为中长期，至2050年为远期。 远期(至2050年)目标 实现地质钻探技术的现代化应该是钻探技术发展的远期目标。在国务院关于加强地质工作的决定和国务院温家宝就贯彻决定所作的重要批示中，都明确地提出了要实现地质工作现代化。关于地质工作现代化的定义，目前尚无统一的说法。笔者的理解是：地质工作现代化的标志应该是，在地质工作中普遍采用具有现代世界先进水平的地质勘查技术。钻探技术是地质勘查技术的种类之一，地质钻探技术的现代化也应该符合此项标准。然而，此项目标的实现是一项长期和艰巨的任务，因为只有国家的整体工业技术水平达到了世界先进水平后，我国的地质钻探技术才有可能从总体上达到世界先进水平，地质钻探技术现代化与国家的现代化应该是基本同步的。邓小平同志在介绍中国实现现代化的三步走战略时，明确提出到2050年中国基本实现现代化，达到世界中等发达国家的水平。1999年10月22日，时任国家主席江泽民在英国剑桥大学发表演讲时向公众宣布：我们的目标是，到下世纪中叶，即中华人民共和国成立一百周年时，基本实现现代化。由此看来，我国地质钻探技术现代化实现的时间应该是21世纪中叶。 中长期(至2020)年目标 地质钻探技术发展的中长期(至2020年)目标应该是：自主创新能力显著增强，地质钻探技术水平显著提高，自主研发的新型钻探设备和先进钻进工艺方法得到较大面积的推广应用，钻探装备与施工技术总体上接近发达国家水平。 近期(至2010年)目标 地质钻探技术发展的近期(至2010年)目标应该是：初步完成2000m深度以内的新一代地质岩心钻探设备系列研制;改进完善一批先进的钻进工艺方法，使之达到推广应用的水平;取得一批深孔钻探、复杂地层钻探和高精度定向钻探技术研究成果;研发成功现代的深水井和煤层气井钻探用全液压动力头钻机;地质钻探科技成果转化和推广取得较显著的成效。 4地质钻探技术近期研发工作重点 中国地质调查局近期组织开展的地质钻探技术研发工作基本上是按照上述的近期目标的思路安排的，重点研究内容如下： (1)2000m深度以内的新一代地质岩心钻探设备系列;(2)满足覆盖区化探和异常查证需求、适应复杂地层条件的轻便、高效、多功能取样钻机及其配套的钻进工艺方法和器具;(3)1000m全液压动力头水井和煤层气井钻机及其配套的钻进工艺方法和器具;(4)改进完善一批先进的钻进工艺方法，包括冲击回转钻进方法、绳索取心冲击回转钻进方法、不提钻换钻头方法和深孔绳索取心方法;(5)解决复杂地层钻进技术难题，包括复杂地层钻孔护壁堵漏技术问题、复杂地层取心技术问题等;(6)高精度定向钻探技术，包括提高钻孔测量精度和定向钻进施工中靶精度的技术以及取心定向钻进技术;(7)万米科学超深孔钻探技术方案预研究。除了研究与开发工作以外，钻探新方法、新技术推广应用也是中国地质调查局钻探技术管理工作的重点之一，拟开展以下一些工作： ①新型岩心钻探机具应用培训;②地质调查浅层取样钻技术应用培训;③地质钻孔测量技术应用培训;④新型地质钻探泥浆体系应用培训;⑤节水钻进技术应用培训;⑥空气反循环取心钻进技术培训和应用示范;⑦车载式浅层取样钻机应用示范。 5几个值得强调的问题 加强技术创新 技术创新的核心内容是科学技术的发明和创造，其直接结果是推动科学技术进步，提高社会生产力的发展水平，进而促进社会经济的增长。通过技术创新可实现技术跨越式发展，在短期内获得显著的技术经济效果，使一些常规方法难以解决的问题得到解决。这里举2个钻探技术领域技术创新取得显著成效的实例。第一个实例是科拉超深钻。前苏联的工业技术发达程度比不上西方国家，却钻成了世界上唯一一口深度超万米的钻井——12262m深的科拉超深井。钻万米超深井的难度非常大。这口井之所以能钻进成功，是因为前苏联人在施工这口井时进行了大量的钻探技术创新，其中3项对钻进施工的成败起决定性作用的重大创新是：超前孔裸眼钻进方法;铝合金钻杆;带减速器的涡轮马达井底驱动。第二个实例是中国大陆科学钻探工程科钻一井。该项目是在坚硬的结晶岩中施工5000m连续取心钻孔。这种施工在我国没有先例，在世界上也属高难度钻井工程。该井在施工时采取了一系列的技术创新，涉及套管和钻进施工程序、取心钻进技术、扩孔钻进技术和井斜控制技术，最终获得了高效、优质的施工效果。由于采用螺杆马达-液动锤-金刚石取心钻进方法，使机械钻速提高50%以上，回次长度由3m提高到8～9m，大大节省了施工时间和成本。 加强新方法、新技术推广应用 新方法、新技术从研发出来，到在钻探施工中得到普遍应用，通常需要花很长的时间，做大量的推广应用工作。推广应用工作包括宣传、现场演示、技术培训和技术交流等。这些环节工作效果的好坏，都会直接影响到科技成果转化及其得到实际应用所需的时间，影响地质钻探技术现代化的进程。为获得好的效果，该项工作应有计划、有组织地开展，因为研发单位通常只是从本单位的利益和眼前的利益考虑推广应用工作，而该项目工作的计划和组织实施需要一种全局性和长远的考虑。这些年来，在钻探技术研究与应用的所有环节中，科技成果推广应用是相对比较薄弱的环节，加强此方面工作是当务之急。 参考文献 [1]王达.探矿工程(地质工程)未来20年科技发展战略研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2004，31(1).看了“地质钻探技术论文”的人还看： 1. 工程地质勘探中的钻探技术应用论文 2. 工程地质勘查论文 3. 工程地质勘察论文 4. 地质毕业论文范文 5. 地质学毕业论文范文

薛桂澄 徐忠胜 夏长健

（海南省地质调查院，海口570206）

摘要：本文探讨了海南岛东北部生态地质环境质量评价体系，研究了生态适宜性评价体系，确定评价原理与评价方法，探讨如何评价技术标准和评价技术方法等问题。

关键词：生态地质环境质量；评价指标；评价方法

海南省琼海县幅1：25万生态环境地质调查项目是国土资源部2000年国土资源大调查项目，由海南省地质调查院承担，于2003年完成。通过生态地质环境调查，从地质环境条件、地质灾害、地质资源、人类活动等环境要素出发，分析评价了海南岛东部地区的生态地质环境质量状况，为海南“生态省建设”供了科学依据。

1 生态地质环境质量评价系统

根据琼海县幅研究区的地质环境特征，确定的主要环境要素有地质环境条件、地质灾害、地质资源、人类活动等4个子系统和7个环境因子，按其主次及相关性建立评价系统网络如图1。

图1 生态地质环境质量综合评价系统网络图

2 生态地质环境质量评价程序

评价工作按下列程序进行（图2）。

（1）按评价区地质环境条件划分评价单元。

（2）为每一评价因子规定相应的评价标准数值及其权值，以表示各环境因子在环境系统中的相对重要性。

（3）对每一评价单元均按地质环境质量评价标准计算其质量指数。

图2 生态地质环境质量综合评价程序框图

（4）按质量等级分区并综合评价。

3 生态地质环境质量评价单元划分

以岩土类型及地貌因素为基础，考虑地质结构、地质灾害及地下水因素的影响，按坐标网进行评价单元划分。

4 确定筛选生态适宜度评价因子的原则

一是所选择的生态因子对生态系统具有较显著的影响，二是所选择的生态因子在各网格单元的分布存在着较显著的差异性。

经过筛选，所确定的评价因子主要有地形坡度、覆盖层厚度、地层或岩石、人口密度、地下水埋深、地质灾害、土壤有益元素。

5 建立生态地质环境质量评价因子的评价标准及赋值原则

按各评价因子对生态的正负影响建立赋值标准，其原则：一是评价因子对生态影响的作用规律，二是根据评价因子在区内的时空分布情况。赋值背景和生态适宜度、赋值范围为1、3、5、7、9共分五级。分值为1为生态很适宜，分值为3为生态适宜，分值为5为生态基本适宜，分值为7为生态不适宜，分值为9为生态极不适宜。

地质环境条件

地形坡度评价因子（X1）

根据地形坡度对生态适宜度的影响程度进行分级赋值。1°＜X1≤5°，分值赋值为1；5°＜X1≤15°，分值赋值为3；15°＜X1≤25°，分值赋值为5；25°＜X1≤35°，分值赋值为7；X1＞35°，分值赋值为9。

覆盖层厚度（X2）

根据覆盖层厚度对生态适宜度的影响程度进行分级赋值。X2＞5m，分值赋值为1；3m＜X2≤5m，分值赋值为3；1m＜X2≤3m分值赋值为5；＜X2≤1m，分值赋值为7；X2≤，分值赋值为9。

地层或岩石（X3）

根据地层或岩石对生态适宜度的影响程度进行分级赋值。花岗岩、变质岩分值赋值为3；火山岩分值赋值为5；沉积岩分值赋值为7；松散层（砂）分值赋值为9。

地下水埋深（X4）

根据地下水埋深对生态适宜度的影响程度进行分级赋值。＜X4≤，分值赋值为1；1m＜X4≤或＜X4≤3m，分值赋值为3；＜X4≤或＜X4≤，分值赋值为5；0m＜X4≤或5m＜X4≤10m，分值赋值为7；X4≤0m或X4＞10m，分值赋值为9。

地质灾害（灾害点或灾害面积X5）

研究区内地质灾害主要有水土流失、土地沙化、滑坡、崩塌、海岸侵蚀、河岸侵蚀与淤积、地面积水等。根据其分布的特点，结合区内的生态环境条件按下列标准进行赋值：X5≤0或X5≤0km2，分值赋值为1；0＜X6≤2或0km2＜X6≤，分值赋值为3；2＜X6≤4或＜X6≤，分值赋值为5；4＜X6≤6或＜X6≤9km2，分值赋值为7；X5＞6或X5＞9km2，分值赋值为9。

人类活动（X6）

人类活动主要从人口密度考虑，X6≤＜300人/km2，分值赋值为1；300人/km2＜X6≤400人/km2，值赋值为3；400人/km2＜X6≤500人/km2，值赋值为5；500人/km2＜X6≤1000人/km2，值赋值为7；X6＞1000人/km2，值赋值为9。

地质资源（X7）

地质资源主要考虑土壤元素因子，土壤元素因子中全钾、全磷、全氮为生态主要影响因素，因此根据取样测试浓度进行赋值。

全钾浓度（Y1）：Y1＞％，赋值分值为1；％＜Y1≤％，赋值分值为3；％＜Y1≤％，赋值分值为5；％＜Y1≤％，赋值分值为7；Y1≤％，赋值分值为9。

全磷浓度（Y2）：Y2＞％，赋值分值为1；％＜Y2≤％，赋值分值为3；％＜Y2≤％，赋值分值为5；％＜Y2≤％，赋值分值为7；Y2≤％，赋值分值为9。

全氮浓度（Y3）：Y3＞％，赋值分值为1；＜Y3≤％，赋值分值为3；＜Y3≤％，赋值分值为5；％＜Y3≤％，赋值分值为7；Y3≤％，赋值分值为9。

单因子生态适宜度分级赋值标准详见表1。

表1 单因子适宜度分级标准

6 评价单元（网格内）评价因子赋值和计算

（1）假如每个评价单元存在一个评价因子时，直接按评价因子赋值标准赋值，其代表点在评价单元的中心点。

（2）假如每个评价单元存在多个评价因子时，按评价因子赋值标准赋值后，对面积进行加权平均，数学表达式如下：

华东地区地质调查成果论文集:1999~2005

式中：X——某评价单元（网格）赋值计算值；

Xi——某因子的分值；

Ai——某因子所占的面积。

7 权重的确定

权重可表示各环境评价因子在子系统中以及各子系统在整个评价系统的相对重要性，可分为一级子系统评价因子和二级子系统评价因子。一级子系统评价因子有地形坡度、覆盖层厚度、地层或岩石、人口密度、地下水埋深、地质灾害、土壤元素。

二级子系统评价因子（在土壤元素下）有全钾、全磷、全氮。

根据各因子影响生态适宜的程度确定权重，地质灾害是破坏及造成生态地质环境恶化的主要因素，其权重取值较大，取X5为；人类活动对生态环境影响也是较大的，因此X6取值为；地层或岩石（X3）与土壤有益元素（X7）影响程度不是很明显，因此取值偏较小，即X3、X7取值为，其他权重X1、X2、X4取值为。各因子权重和等于1。单因子影响生态适宜度权重取值见表2。

表2 单因子影响生态适宜度权重取值表

8 生态地质环境质量评价数学模型

生态地质环境质量评价采用权重加权平均，其数学模型为：

华东地区地质调查成果论文集:1999~2005

式中：B——第i个网格综合评价值；

Ws——单因子影响生态适宜度的权量；

Xi——第i个网格，单因子X的评价值。

9 生态地质环境质量评价分区标准

确定生态地质环境质量评价分区标准的依据，一是单因子生态适宜度的评价标准，二是研究区生态适宜度的综合评价值。

生态地质环境质量综合评价每一级都和一个评价值区间相对应，寻找各区间端点或上下界便成了判断综合生态地质环境质量分级标准的关键，结合区内的生态状况，拟定生态地质环境质量分级界限（见表3）。

表3 生态地质环境质量分级界限表分级结果：

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按生态地质环境分级界限，根据综合评价值（N），将研究区生态地质环境质量分为5个等级区间：1＜N≤2，为优等区；2＜N≤4，为良好区；4＜N≤6，为中等区；6＜N≤8，为差区；8＜N≤9，为极差区（见表4）。

表4 生态地质环境质量综合评价分区标准

10 评价步骤

根据评价体系，第一步在研究区1：25万图幅上按坐标网进行划分评价单元，评价单元面积为5×5km2，共划分669评价单元（网格），并进行编号，以网格中心的坐标代表该评价单元；第二步对每个评价单元的九个评价因子进行赋值，其资料来源X1来自1：5万地形图，X2来自第四纪地质地貌图，X3来自地质图，X4来自海南地图册，X4来自潜水水文地质图，X5来自生态地质环境图，Y1来自土壤元素等值线图（全K），Y2来自土壤元素等值线图（全P），Y3来自土壤元素等值线图（全N）；第三步先计算二级评价因子的综合值作为该因子的值，然后再计算一级评价因子的综合评价值；第四步通过综合评价值进行分区和计算机上作图。

11 生态地质环境质量评价结果

评价结果，全区669个评价单元，综合评价值在1～6之间，缺少＞6的综合评价值，因此，研究区缺少生态地质环境质量差等区和极差区，只有3个生态地质环境质量份区，即生态地质环境质量优等区、良好区、中等区。

研究区生态地质环境质量总体上是好的，Ⅰ级区（生态地质环境质量优等区）区内零星分布，面积，占研究区％；Ⅱ级区（生态地质环境质量良好区）整个区内都有分布，面积，是区内大部分，占％；Ⅲ级区（生态地质环境质量中等区）主要有分布人口密集和有地质灾害存在的区域，面积，仅占％，评价结果与实际情况相符。

12 生态地质环境质量控制因素

生态地质环境质量影响主要因素是地质灾害和人类活动，海南处于热带，光、热、水充足，土壤极为发育，岩石和土风化分解的矿物质丰富，利于植物的生长发育。

研究区生态地质环境质量大多都在良好级以上，然而受人类活动（垦荒、采矿、地面建设）的影响，土地沙化、土地荒漠化等地质灾害的发展，势必造成生态地质环境质量的下降，如东北部的海岸带由于开矿的影响，生态地质环境质量将继续下降，海岸侵蚀、崩塌等自然灾害的影响，也会造成海岸生态地质环境质量下降，这主要集中分布在文昌市东郊和澄迈县玉包角等地区。

控制地质灾害的发生、发展，对生态地质环境质量起到关键性作用。限制人为对地质环境的破坏，减少水土污染，开展水土流失、土地沙化、海岸侵蚀、崩滑流等地质灾害的治理，将有利于生态地质环境质量向好的方向发展。

13 结论

（1）生态适宜度是指某一区域内环境因素对生态影响程度，生态地质环境质量评价依生态适宜度进行评价。

（2）生态地质环境质量评价分4步进行：一是确定评价系统；二是确定影响生态因子，筛选和确定评价因子；三是根据各评价因子对生态地质环境的影响程度确定评价因子的赋值及权重；四是评价单元的综合计算和进行地质环境质量分区评价。

（3）研究区生态地质环境质量大多都在良好级以上，全区生态地质环境质量分3个区，即优等区、良好区、中等区。

参考文献

［1］周爱国，蔡鹤生.地质环境质量评价理论与应用.武汉：中国地质大学出版社，1998

［2］廖香俊，丁式江，张本仁等.海南省东北地区土壤环境地球化学研究.地质与勘探，2004，39（6）：68～70

［3］廖香俊，丁式江，吴丹等.琼东北地区土壤微量元素地球化学特征.中国农业通报（地球化学版），2004，20：64～67

［4］廖香俊，冯亚生，丁式江等.海南岛东北部地质环境评价.吉林大学学报，2005，35（5）：646～652

［5］丁式江，廖香俊，冯亚生等.海南省琼海县幅1：25万生态地质环境调查报告.2003

［6］丁式江，廖香俊，冯亚生等.海南岛热带地区生态地质环境质量评价技术方法.2003

The Discussion on Quality Appraisal Technology Method of Ecology Geological Environment in Qionghai, Hainan

Xue Guicheng, Xu Zhongsheng, Xia Changjian

( Hainan Institute of Geological Survey, Haikou 570206)

Abstract: This paper discusses the quality assessment system and the suitability evaluation system of the eco-geological environment in the north-east of Hainan Island and determines the theory and method of assessment.

Key words: Eco-geological environment quality; Evaluation index; Evaluation method