安第斯成礦帶銅多金屬成礦特征專題圖設(shè)計(jì)與編制

何學(xué)洲，李玉龍，葉錦華，向運(yùn)川，趙宏軍

（1．中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京100037；2．全國(guó)地質(zhì)資料館，北京100037；3．國(guó)家地理信息系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢430074；4．中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （武漢），湖北 武漢430074）

我國(guó)在工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)對(duì)銅礦資源的需求也正急劇的增加，導(dǎo)致我國(guó)銅產(chǎn)品對(duì)外依存度很高，國(guó)內(nèi)銅礦資源供應(yīng)短缺已成為制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸［1］。在亟待擺脫我國(guó)銅礦加工業(yè)大而不強(qiáng)的處境的同時(shí)，立足國(guó)內(nèi)，拓展國(guó)際，充分利用“兩種資源、兩個(gè)市場(chǎng)”，實(shí)施礦產(chǎn)資源“走出去”戰(zhàn)略，尋求建立穩(wěn)定的境外銅礦資源勘查開發(fā)基地，成為維護(hù)我國(guó)資源安全、緩解礦產(chǎn)資源供需矛盾、保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策。

安第斯成礦帶是環(huán)太平洋成礦帶的重要組成部分，位于南美洲大陸板塊活動(dòng)邊緣，是世界上最重要的金屬成礦帶，尤其是該帶的銅產(chǎn)量和儲(chǔ)量位居世界第一，是世界重要的銅礦生產(chǎn)基地，是世界礦業(yè)企業(yè)勘查、選區(qū)的重要地區(qū)。本次圖件編制工作是中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心利用全球地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，全面、系統(tǒng)的收集、整理了安第斯成礦帶范圍內(nèi)的地質(zhì)、礦產(chǎn)等方面數(shù)據(jù)資料和研究報(bào)告，為企業(yè)開展的定制性專題產(chǎn)品開發(fā)工作，是中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)社會(huì)需求的積極回應(yīng)，也是提升全球礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)服務(wù)能力的重要體現(xiàn)，更是貫徹落實(shí)我國(guó)境外礦產(chǎn)資源“走出去”戰(zhàn)略的具體工作。

1 數(shù)據(jù)資料

1．1 研究區(qū)范圍

南美安第斯成礦帶呈南北向延伸于南美洲大陸西海岸，西瀕太平洋，東接南美地臺(tái)，北以巴拿馬運(yùn)河為界與北美洲相分，南隔德雷克海峽與南極洲相望。穿越委內(nèi)瑞拉、哥倫比亞、厄瓜多爾、秘魯、玻利維亞、智利、阿根廷等7個(gè)國(guó)家，南北長(zhǎng)達(dá)8900km。東西最寬處350～550km，面積約500萬(wàn)km2。

1．2 資料收集情況

本次圖件編制所需的資料是以全球地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)已有的地質(zhì)、礦產(chǎn)、工作程度及地理等矢量數(shù)據(jù)和勘查開發(fā)情況等材料為基礎(chǔ)，對(duì)礦產(chǎn)相關(guān)的部分資料進(jìn)行了適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。數(shù)據(jù)來源主要包括世界地質(zhì)圖委員會(huì)（CCGM）2001年編制的1∶500萬(wàn)南美地質(zhì)圖，1993年厄瓜多爾地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查局與英國(guó)地質(zhì)調(diào)查局編制的1∶100厄瓜多爾地質(zhì)圖，2000年玻利維亞地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查局出版的1∶100萬(wàn)玻利維亞地質(zhì)圖，智利地質(zhì)礦產(chǎn)局1998地質(zhì)圖及阿根廷地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查局1998年1∶250萬(wàn)地質(zhì)圖。銅礦床數(shù)據(jù)主要來源加拿大SNL（MEG）礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)（數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性截至2013年12月，部分?jǐn)?shù)據(jù)更新到2014年5月）。

1．3 數(shù)據(jù)資料特點(diǎn)

南美各國(guó)地質(zhì)工作程度詳盡不同，原始地質(zhì)圖件編制方式差異較大，各成體系。尤其是地圖表達(dá)方式、符號(hào)樣式、顏色渲染等內(nèi)容不盡相同，故收集所得數(shù)據(jù)資料很難統(tǒng)一到一個(gè)制圖規(guī)范框架內(nèi)進(jìn)行專題圖件編制。為原貌的再現(xiàn)研究區(qū)域的地質(zhì)、礦產(chǎn)情況，便于企業(yè)在境外開展地質(zhì)工作，因此本次專題圖件編制工作盡量減少對(duì)原始地質(zhì)圖件進(jìn)行二次加工，盡可能保留地質(zhì)數(shù)據(jù)的“原汁原味”。

2 總體設(shè)計(jì)思想

地質(zhì)礦產(chǎn)圖是體現(xiàn)區(qū)域范圍內(nèi)礦產(chǎn)資源的地質(zhì)特征及其分布情況的圖件。編制小比例尺地質(zhì)礦產(chǎn)圖，不僅要反映編圖區(qū)域的總體地質(zhì)情況特征，更重要的是要結(jié)合地質(zhì)特征與銅礦分布情況，展示銅礦床的成礦規(guī)模、成礦類型和成礦時(shí)代，通過地質(zhì)與銅礦數(shù)據(jù)的疊加，體現(xiàn)礦床與地層間的關(guān)系，突出礦產(chǎn)信息，為安第斯成礦帶銅礦的分布規(guī)律和成因的深入研究提供依據(jù)。

遵循地質(zhì)礦產(chǎn)圖件編制的考慮，需設(shè)計(jì)符號(hào)完備、內(nèi)容一致、整飾協(xié)調(diào)的制圖模板，統(tǒng)籌考慮地質(zhì)、礦產(chǎn)、地理信息、計(jì)算機(jī)、制圖等多方面的知識(shí)應(yīng)用，涉及數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、專題研究、制圖綜合、制圖整式和打印輸出等多個(gè)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了地質(zhì)礦產(chǎn)圖件編制工作是多學(xué)科交叉運(yùn)用和研究的工作過程。結(jié)合國(guó)外與國(guó)內(nèi)地圖編輯出版方式［2－3］，設(shè)計(jì)如圖1所示的專題圖件編制流程。

圖1 專題圖件綜合研究與編制流程

3 地圖設(shè)計(jì)與編制

3．1 地圖內(nèi)容

系列圖件的編制要保持多張圖件內(nèi)容的一致性，南美安第斯成礦帶地質(zhì)與銅礦分布圖在反映制圖區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)情況特征的基礎(chǔ)上，疊加銅多金屬礦床信息，突出南美安第斯成礦帶各國(guó)的銅礦分布與成礦特征。在主題內(nèi)容表達(dá)一致的前提下，依據(jù)各國(guó)數(shù)據(jù)資料收集情況的不同，分別設(shè)計(jì)地質(zhì)工作程度、構(gòu)造單元分區(qū)及成礦帶劃分等圖件作為主圖的附圖，以輔助說明制圖區(qū)域的基礎(chǔ)地質(zhì)情況。

3．2 比例尺

地圖比例尺的確定受制圖范圍、幅面尺寸（或紙張規(guī)格）、地圖用途等方面的影響［4］。但本次設(shè)計(jì)的系列圖件而非地圖集，各圖件幅面大小不受歸一化的約束，通過對(duì)比目標(biāo)國(guó)與地區(qū)已有系列圖件的情況，并考慮制圖目標(biāo)國(guó)的國(guó)土面積大小、區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖件的研究性與專題性需要，最終確定四個(gè)國(guó)別比例尺為100萬(wàn)～250萬(wàn)，南美安第斯成礦帶比例尺確定為1∶500萬(wàn)。

3．3 地圖投影

智利、阿根廷和安第斯成礦帶呈南北狹長(zhǎng)、東西略窄的形狀，按照地圖投影設(shè)計(jì)思想這些區(qū)域的地圖投影一般選擇橫軸圓柱投影或圓錐投影的方式；厄瓜多爾位于赤道附近且經(jīng)差較小，可采用正軸圓柱或高斯－克呂格作為地圖投影的方式；玻利維亞地處中低緯度地區(qū)，投影可以使用正軸圓柱投影或圓錐投影［5］。

綜合考慮制圖區(qū)域、成圖目的及原始資料收集情況和境外數(shù)據(jù)使用習(xí)慣，最終確定智利、阿根廷、玻利維亞使用橫軸墨卡托投影；厄瓜多爾使用正軸墨卡托投影；南美安第斯成礦帶使用蘭伯特圓錐投影。

3．4 符號(hào)系統(tǒng)

境外地質(zhì)礦產(chǎn)圖與我國(guó)已有的圖式符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)不大相同，雖然國(guó)際地科聯(lián)對(duì)地層年代有了較系統(tǒng)的用色標(biāo)準(zhǔn)，但僅限于聯(lián)合編圖工作才被采用，因此國(guó)外大部分地質(zhì)圖用色均習(xí)慣性采用各自國(guó)家的用色標(biāo)準(zhǔn)。本次圖件編制工作以各國(guó)已有的圖件為基礎(chǔ)，原則上沒有調(diào)整與修改，以便更好的融入目標(biāo)國(guó)家地質(zhì)讀圖體系。南美安第斯成礦帶500萬(wàn)專題圖則參考世界地質(zhì)圖委員會(huì)2001年編制的南美500萬(wàn)地質(zhì)圖進(jìn)行顏色渲染。

礦產(chǎn)符號(hào)在世界與我國(guó)地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域存在多種不同標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)體系，如裴榮富院士編制的全球大型超大型礦產(chǎn)符號(hào)考慮了時(shí)代與成因，我國(guó)礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目中同樣設(shè)計(jì)了一套龐大的符號(hào)庫(kù)系統(tǒng)，全球地質(zhì)礦產(chǎn)信息系統(tǒng)建設(shè)也設(shè)計(jì)了國(guó)外地質(zhì)礦產(chǎn)相關(guān)的符號(hào)系統(tǒng)，這些符號(hào)系統(tǒng)由于涉及的礦產(chǎn)品種類較多，考慮了圖面表達(dá)各種因素，對(duì)于平衡圖面不同礦種間的表達(dá)具有很好的借鑒意義［6－8］?？紤]本次圖件編繪主題鮮明、涉及礦種單一，不適宜采用上述符號(hào)體系，且牽扯較大的精力。根據(jù)本次專題圖的需要，符號(hào)顏色設(shè)計(jì)的基本原則是既要能夠清晰地表現(xiàn)地層、巖性、構(gòu)造和銅礦的成因類型、礦床規(guī)模等要素信息，同時(shí)又要能夠與地圖整體的色彩相協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)了根據(jù)成因類型、銅礦伴生情況和資源量三種因素設(shè)計(jì)了6類24種符號(hào)銅礦符號(hào)。地質(zhì)與銅礦符號(hào)圖例見圖2。

圖2 地質(zhì)與銅礦符號(hào)圖例

3．5 地圖整飾

地圖整飾是地圖制圖中重要的組成部分，包括圖例、文字注記、圖內(nèi)配置、圖外配置及制圖說明等內(nèi)容，是對(duì)地圖內(nèi)容的一種包裝和說明。安第斯成礦帶圖件的編制參考了我國(guó)已有的編制方法、技術(shù)和專題地圖集產(chǎn)品，以便更好地設(shè)計(jì)本次專題圖件［9－10］。

與我國(guó)基本比例尺專題圖的統(tǒng)一地圖整飾風(fēng)格不同，安第斯成礦帶地質(zhì)與銅礦分布系列圖件的整飾受目標(biāo)國(guó)地圖幅面大小、表達(dá)內(nèi)容詳細(xì)程度不一的約束，具體每張圖件的整飾內(nèi)容、位置等不做統(tǒng)一的要求，但要保證地圖風(fēng)格的協(xié)調(diào)一致與幅面美觀。如地圖注記、制圖說明、圖幅名稱等文字內(nèi)容根據(jù)比例尺、幅面的不同進(jìn)行調(diào)整，但基本字形都按照相同的方式進(jìn)行處理，如地層年代、地名、制圖說明等均采用方正正形字體，海洋采用右聳肩字形，圖名采用楷體加粗字體。除注記以外，根據(jù)各圖幅所表達(dá)內(nèi)容的不同，分別設(shè)計(jì)了銅礦資源量表、圖例信息表、島嶼及工作程度等附屬地圖，在整飾中需要不斷嘗試，避免不同專題內(nèi)容間的壓蓋與沖突影響地圖整體效果，如銅礦資源量表格因不同國(guó)家內(nèi)容多少不同，如放在相同位置就可能造成幅面布局的不協(xié)調(diào)。

4 數(shù)據(jù)處理

圖件編制所需的數(shù)據(jù)大都為收集獲得格式較為紛雜，有MapGIS、ArcGIS、屬性表格及其他文字資料等，由于 ArcGIS平臺(tái)具備的優(yōu)勢(shì)［11－12］，本次編圖所采用的平臺(tái)為ESRI公司的ArcGIS平臺(tái)，故需要將所收集的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的平臺(tái)下再進(jìn)行地圖編繪工作。

4．1 MapGIS格式轉(zhuǎn)換

MapGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換已有很多方法，但大多只是將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而很少考慮圖面渲染及整飾方面內(nèi)容轉(zhuǎn)換，因此一幅地圖轉(zhuǎn)換后需要做大量后續(xù)的圖面整飾、編繪和渲染工作。針對(duì)本次編圖工作，項(xiàng)目組根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)與軟件研發(fā)基礎(chǔ)，研發(fā)了MapGIS到ArcGIS圖件轉(zhuǎn)換工具，在保證數(shù)據(jù)完整、精度可靠的前提下，實(shí)現(xiàn)了地圖符號(hào)、圖面整飾信息的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的圖面轉(zhuǎn)換率可以達(dá)到80%～90%，部分內(nèi)容需要人工進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，能夠滿足編制要求，大大節(jié)省人工進(jìn)行圖件轉(zhuǎn)換的工作量。

4．2 礦床信息處理

礦床數(shù)據(jù)主要來源加拿大SNL（MEG）礦山數(shù)據(jù)庫(kù)，下載的數(shù)據(jù)信息十分豐富，不僅包含礦山名稱、經(jīng)緯度坐標(biāo)，同時(shí)有資源量、儲(chǔ)量、勘查開發(fā)現(xiàn)狀、礦床類型等信息，通過網(wǎng)站上下載后以屬性表格的形式存儲(chǔ)。為疊加到地質(zhì)圖上，利用ArcMap桌面產(chǎn)品的屬性表轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)的工具，自動(dòng)將包含經(jīng)緯度的銅礦床信息提取轉(zhuǎn)換為空間數(shù)據(jù)，并統(tǒng)一以WGS84地理坐標(biāo)空間參考進(jìn)行存儲(chǔ)。為保證MEG銅礦床數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，參考了美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局全球礦產(chǎn)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（U．S．Geological Survey Mineral Databases－MRDS and MAS／MILS）和礦業(yè)公司官方網(wǎng)站對(duì)部分礦山數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了更新。圖3為經(jīng)數(shù)據(jù)處理與制圖編輯后形成的專題地圖產(chǎn)品。

圖3 安第斯成礦帶部分國(guó)家地質(zhì)與銅礦分布圖

5 總 結(jié)

為解決我國(guó)銅礦對(duì)外依存度較高、缺少定價(jià)權(quán)等問題，一批國(guó)企、民企響應(yīng)國(guó)家的“走出去”戰(zhàn)略，積極開拓國(guó)外市場(chǎng)，尋找境外優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源，但由于缺少當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、礦產(chǎn)等基礎(chǔ)地質(zhì)資料，不了解當(dāng)?shù)氐V業(yè)法律法規(guī)，無法圈定重要靶區(qū)進(jìn)行勘查開發(fā)，很難確立長(zhǎng)期的發(fā)展目標(biāo)和規(guī)劃。

通過本次與企業(yè)的戰(zhàn)略合作，選擇全球最大的銅礦資源潛力區(qū)——南美洲安第斯成礦帶，開展該區(qū)域內(nèi)銅多金屬成礦特征及資源項(xiàng)目?jī)?yōu)選研究，利用原始地質(zhì)資料進(jìn)行定制開發(fā)與加工，為企業(yè)提供內(nèi)容詳實(shí)的基礎(chǔ)地質(zhì)礦業(yè)成果圖件和數(shù)據(jù)資料，為企業(yè)開拓境外市場(chǎng)、實(shí)施重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)銅礦資源勘探開發(fā)部署，制定具體的投資決策提供基礎(chǔ)性的資料信息和目標(biāo)靶區(qū)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也是中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心境外地質(zhì)礦產(chǎn)資料提供服務(wù)以來取得的重要成果和全新的嘗試。中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心將以此為契機(jī)，立足國(guó)內(nèi)深入合作、積極開展資料的深加工，放眼國(guó)外開拓新資源、不斷豐富全球地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，為我國(guó)更多的礦業(yè)企業(yè)提供更豐富的數(shù)據(jù)資源和研究成果。

［1］ 殷俐娟，陳甲斌．我國(guó)銅礦資源形式及其可持續(xù)供應(yīng)對(duì)策［J］．資源開發(fā)與市場(chǎng)，2004，20（5）：351－352．

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