數字地質填圖技術中光譜曲線制作新方法

程志龍, 衛曉鋒, 譚 威, 張建斌, 吳剛剛, 馬志杰

(北京礦產地質研究院,北京 100012)

數字地質調查系統(DGSS)近年來在地質調查工作中得到不斷推廣[1],其中地球化學剖面光譜曲線的一體化處理已經成為地質工作中必不可少的一項工作方法。DGSS在制作光譜曲線方面有其簡便、美觀、利于存儲、圖面修改和提取快速等獨到之處,實現了計算機自動化制圖[2-3]。

隨著數字地質調查信息綜合平臺的不斷發展,實測剖面功能模塊得到不斷的完善[4],但基于數字區域地質調查系統的光譜曲線繪制方法顯得較復雜。本文基于2016版DGSS系統針對“實測剖面”功能模塊的革新,參照前人數字區域地質調查系統中地球化學剖面光譜曲線的作法,對光譜曲線的繪制方法作進一步優化,并詳細說明了光譜曲線作圖新方法的操作步驟,這也是對地質出版社2011年出版的《數字調查系統操作指南》關于實測剖面操作一章的補充。

本文以筆者參與的“新疆東天山中段有色金屬基地綜合地質調查”項目開展的6幅專項地質填圖為例,探討基于數字地質調查系統(DGSS)的實測剖面及光譜曲線的工作流程與操作步驟。

1 實測地球化學剖面的建立

使用數字地質調查系統進行剖面及光譜曲線制作,必須在“DGSSDB”建立的基礎上進行。

1.1 剖面組織的建立

打開“DGSS”,進入剖面所在工作區。點擊“實測剖面”→“打開(新建)實測剖面”。新建網格,高寬輸入值由用戶確定。該數值為厘米格的總長寬,其數值單位為毫米。用戶可根據剖面長度和比例尺大小估計高寬值。然后輸入剖面名稱,點擊新建并打開。光譜曲線的繪制工作,大部分操作在“實測剖面”模塊下完成。

1.2 實測地質剖面數據導入

常見的實測地化剖面數據導入有三種方法:

方法一是野外便攜設備直接采集數據,然后導入桌面系統。通過探礦工程數據編錄系統(AoPEData),使用掌上機采集設備,經過野外工作對剖面數據進行采集。使用數字地質調查系統軟件,導入桌面系統(DGSInfo)。

剖面野外數據導入步驟:“實測剖面”→“野外剖面數據導入”→選擇野外采集剖面數據→開始導入。

方法二是野外紙質材料采集數據(傳統方法),利用DGSS系統的剖面模塊進行手動輸入。點擊“實測剖面”→“剖面編輯與計算”,進行剖面數據錄入?！稊底终{查系統操作指南》操作步驟寫的很詳細,此處就不進行贅述。

方法三是方法2的升級,將野外采集的數據填入Excel后批量整理。按照“GeoSection”的基本數據框架(圖1),建立相應的Excel表格。確保第一行數據名稱格式一致,然后把相應數據拷貝到表格中。

點擊系統數據“DGSSDB”文件夾,選擇剖面所在工作區文件?！皵底制拭妗薄捌拭婢幪栁募A”→“GeoSecDB”。點擊“GeoSection”→“外部數據”→“Excel”→“選擇存儲數據的表格”。把處理好的表格數據導入到“實測剖面”模塊下。

方法三使用Excel表格進行數據批量處理,相較于方法二可極大提高剖面數據處理的效率。

SORT＿IDSECCODESECPOINTAZIMUTHGRADESLOPE＿LHIGHTOTAL＿HIGHH＿LCUR＿ID0GX10-10-1100-1．75-1．7599．980SORT＿IDSECCODESECPOINTLAYCODESLOPE＿LLAYCODE＿SLOPE＿L＿V＿THICKT＿THICKDIP＿ANGLE0GX10-11064．661009065SORT＿IDSECCODESECPOINTLAYCODESLOPE＿LCODETYPETRENDDIPDIP＿ANG1GX13-44401接觸面7516570SORT＿IDSECCODESECPOINTLAYCODESLOPEE＿LCODETYPELOCATIONSAMPLINGGEOUNIT1GX10-110YGX1-1Y王喜雷

圖1GeoSection中的基本數據框架
Fig.1 Basic data framework in GeoSection

2 樣品分析結果預處理

2.1 數據格式要求

點擊系統數據“DGSSDB”文件夾,選擇剖面所在工作區文件。“數字剖面”→“剖面編號文件夾”→“GeoSecDB” →“sample”。將此選項卡內容全部復制到新建的Excel中,將“CODE”之后的數據內容全部刪掉。然后將各元素化驗分析結果粘貼“CODE”該列之后。

需要注意:①Excel表中的數據要求第一行為字段名,第二行為數據;②各元素的分析結果須置于Excel表“CODE”該列之后;③樣品數量及排序應與剖面數據保持一致;④如果同一礦區繪制多條剖面光譜曲線,應確保各條剖面元素名稱、數量和順序保持一致,可以減少后續重復操作,提高制圖效率。

2.2 背景值和異常下限確定

確定背景值和異常下限值應使用地球化學觀察法和統計法相結合。

地球化學觀察法是在全區數據表上統計算術平均值、幾何平均值,一般是(算術平均值+幾何平均值)/2的平均值作為背景值;通常將高于背景值1.5～2倍的數據作為異常下限初始值,統計某一元素≥異常下限值的樣品的個數占總樣品數的百分比,一般主要成礦元素和伴生元素≥異常下限值的樣品所占的百分比在20%～30%之間,如果不在這個區間,則需要調整異常下限初始值,將能夠讓樣品百分比落在20%～30%之內的初始值,定為異常下限使用值。

統計法是依托于元素的概率分布曲線特征,若分布曲線為對稱對數正態分布,則取正態分布曲線的中值作為背景值,將景值+(1-2)×標準離差作為異常下限;若分布曲線為不對稱對數正態分布,則將全區數據去掉大于標準離差的數據后,再作概率分布曲線,直至出現對稱對數正態分布,這時再將態分布曲線的中值作為背景值,取背景值+(1-2)×標準離差作為異常下限。

DGSS軟件能夠自動將樣品分析結果特高值波峰用折線及特高數值標識,圖面結構美觀,無需對特高值采用代替值處理。

3 光譜曲線的繪制

3.1 聚類分析

打開數字地質調查信息綜合平臺(DGSInfo)→“綜合數據處理”→“聚類分析”。選擇全部的分析元素,點擊確定,得出聚類分析譜系圖,可據此進行元素組合劃分。

3.2 讀取原始數據

點擊“實測剖面”→“繪制光譜曲線”。選擇已處理好的Excel數據文件,選擇數據所在工作表。瀏覽Excel數據表,設置“樣品號”關鍵字段所在列。如果樣品號有重復,可選擇“分層號”或“導線號”作為附加關鍵字。最后選擇元素的起始列。全部設置完畢后,點擊“讀取數據”→“下一步”。

3.3 圖形參數設置

按照項目組統一要求,設置各元素的圖形參數。設置完畢后,可對各元素進行分組。按住“Ctrl”選擇要進行分組的元素,點擊“從以上元素表中多選添加元素組合”,對添加的元素組合進行參數設置。

3.4 坐標軸參數設置

“起始縱坐標”為正值時,光譜曲線圖向上移動。“起始縱坐標”為負值時,光譜曲線向下移動。其數值為光譜曲線移動的距離。特別強調,“橫軸比例尺”應與剖面比例尺相同。如需繪制多條剖面光譜曲線,可以使用“保存參數”功能,將配置好的各元素和元素組合參數保存為模板文件,以備后續使用。

使用“導入參數”功能時需注意:①必須先由“上一步”打開數據源并“讀取數據”;②導入數據中的各元素名稱、數量和順序必須與當前數據一致,否則無法導入。

3.5 圖形生成

坐標軸參數設置完畢后,點擊“下一步”→“繪制”。如對光譜曲線圖不滿意,可以退回到上一步重新配置參數。點擊“完成”后,剖面工程中會自動增加Spectral.WT點文件和Spectral.WL線文件,光譜曲線的各要素均儲存于該點、線文件中。

3.6 圖件整飾

各元素光譜曲線顏色應按照規范使用,如果元素顏色使用重復,可以通過調整線型加以區別。DGSS系統的樣品編號帶有樣品類型,可采用刪除樣品類型,僅保留樣品編號的方法,使圖面變得簡潔美觀。建議在圖面標識各元素的分析單位。

待上述各項工作完成并且檢查準確無誤后,按照規范,編輯圖名、比例尺、責任簽等,考慮到最終綜合成果的整體美觀性,必要時可對剖面中各要素的結構、布局進行調整變換(圖2)。

圖2 數字地質調查系統中生成的光譜曲線圖Fig.2 Diagram of spectrum curve of digital geological survey system1.白板地;2.凝灰巖;3.英安質晶屑巖屑凝灰巖;4.安山巖;5.凝灰質礫巖;6.凝灰巖;7.英安質凝灰巖;8.安山巖;9.斜長巖;10.英安斑巖;11.石英脈;12.褐鐵礦化/綠簾石化;13.產狀產狀;15.樣品位置及編號;16.導線位置;17.方位角;18.組段位置;19.Ag元素異常曲線;20.W元素異常曲線;21.As元素異常曲線;22.Au元素異常曲線;23.Bi元素異常曲線;24.Co元素異常曲線;25.Cr元素異常曲線;26.Cu元素異常曲線;27.Hg元素異常曲線;28.Mo元素異常曲線;29.Ni元素異常曲線;30.Pb元素異常曲線;31.Sb元素異常曲線;32.Zn元素異常曲線;33.Sn元素異常曲線。

4 認識與結論

利用數字地質調查系統繪制光譜曲線,首先應建立實測地質剖面,其次是進行樣品分析結果的預處理,再次是利用DGSS中的“實測剖面”功能模塊進行光譜曲線繪制。該方法簡單易操作,生成圖件的效率快、精度高、實用性較強,建議推廣使用。

使用DGSS系統的“實測剖面”功能模塊來繪制光譜曲線有其獨到的優勢,但在實際應用過程中也發現了一些不足,例如“實測剖面”模塊中采集的樣品無實際坐標信息,不能做到樣品數據共享,不便于平面圖件的繪制,建議后續版本給予改進。

參考文獻：

[1] 鄒仲平,屠江海.區域地質調查系統中地球化學剖面光譜曲線的作法[J].資源環境與工程,2008,22(6):619-621.

[2] 方成名,葛夢春,張雄華,等.RGMAP系統在1∶5萬區調中的應用[J].新疆地質,2004,22(1):98-100.

[3] 李超玲,張克信,墻芳躅,等.數字區域地質調查系統技術研究[J].地球科學進展,2002,17(5):763-768.

[4] 李永飛,施彬,卞雄飛.野外路線整理過程中的注意事項:RGMAP技術在區域地質調查中的運用[J].地質與資源,2008,17(3):229-231.