數(shù)字地質(zhì)填圖技術(shù)中光譜曲線制作新方法

程志龍, 衛(wèi)曉鋒, 譚 威, 張建斌, 吳剛剛, 馬志杰

(北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院,北京 100012)

數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)(DGSS)近年來(lái)在地質(zhì)調(diào)查工作中得到不斷推廣[1],其中地球化學(xué)剖面光譜曲線的一體化處理已經(jīng)成為地質(zhì)工作中必不可少的一項(xiàng)工作方法。DGSS在制作光譜曲線方面有其簡(jiǎn)便、美觀、利于存儲(chǔ)、圖面修改和提取快速等獨(dú)到之處,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)化制圖[2-3]。

隨著數(shù)字地質(zhì)調(diào)查信息綜合平臺(tái)的不斷發(fā)展,實(shí)測(cè)剖面功能模塊得到不斷的完善[4],但基于數(shù)字區(qū)域地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)的光譜曲線繪制方法顯得較復(fù)雜。本文基于2016版DGSS系統(tǒng)針對(duì)“實(shí)測(cè)剖面”功能模塊的革新,參照前人數(shù)字區(qū)域地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)中地球化學(xué)剖面光譜曲線的作法,對(duì)光譜曲線的繪制方法作進(jìn)一步優(yōu)化,并詳細(xì)說(shuō)明了光譜曲線作圖新方法的操作步驟,這也是對(duì)地質(zhì)出版社2011年出版的《數(shù)字調(diào)查系統(tǒng)操作指南》關(guān)于實(shí)測(cè)剖面操作一章的補(bǔ)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(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目開展的6幅專項(xiàng)地質(zhì)填圖為例,探討基于數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)(DGSS)的實(shí)測(cè)剖面及光譜曲線的工作流程與操作步驟。

1 實(shí)測(cè)地球化學(xué)剖面的建立

使用數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)進(jìn)行剖面及光譜曲線制作,必須在“DGSSDB”建立的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

1.1 剖面組織的建立

打開“DGSS”,進(jìn)入剖面所在工作區(qū)。點(diǎn)擊“實(shí)測(cè)剖面”→“打開(新建)實(shí)測(cè)剖面”。新建網(wǎng)格,高寬輸入值由用戶確定。該數(shù)值為厘米格的總長(zhǎng)寬,其數(shù)值單位為毫米。用戶可根據(jù)剖面長(zhǎng)度和比例尺大小估計(jì)高寬值。然后輸入剖面名稱,點(diǎn)擊新建并打開。光譜曲線的繪制工作,大部分操作在“實(shí)測(cè)剖面”模塊下完成。

1.2 實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)導(dǎo)入

常見的實(shí)測(cè)地化剖面數(shù)據(jù)導(dǎo)入有三種方法:

方法一是野外便攜設(shè)備直接采集數(shù)據(jù),然后導(dǎo)入桌面系統(tǒng)。通過(guò)探礦工程數(shù)據(jù)編錄系統(tǒng)(AoPEData),使用掌上機(jī)采集設(shè)備,經(jīng)過(guò)野外工作對(duì)剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。使用數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)軟件,導(dǎo)入桌面系統(tǒng)(DGSInfo)。

剖面野外數(shù)據(jù)導(dǎo)入步驟:“實(shí)測(cè)剖面”→“野外剖面數(shù)據(jù)導(dǎo)入”→選擇野外采集剖面數(shù)據(jù)→開始導(dǎo)入。

方法二是野外紙質(zhì)材料采集數(shù)據(jù)(傳統(tǒng)方法),利用DGSS系統(tǒng)的剖面模塊進(jìn)行手動(dòng)輸入。點(diǎn)擊“實(shí)測(cè)剖面”→“剖面編輯與計(jì)算”,進(jìn)行剖面數(shù)據(jù)錄入。《數(shù)字調(diào)查系統(tǒng)操作指南》操作步驟寫的很詳細(xì),此處就不進(jìn)行贅述。

方法三是方法2的升級(jí),將野外采集的數(shù)據(jù)填入Excel后批量整理。按照“GeoSection”的基本數(shù)據(jù)框架(圖1),建立相應(yīng)的Excel表格。確保第一行數(shù)據(jù)名稱格式一致,然后把相應(yīng)數(shù)據(jù)拷貝到表格中。

點(diǎn)擊系統(tǒng)數(shù)據(jù)“DGSSDB”文件夾,選擇剖面所在工作區(qū)文件?！皵?shù)字剖面”→“剖面編號(hào)文件夾”→“GeoSecDB”。點(diǎn)擊“GeoSection”→“外部數(shù)據(jù)”→“Excel”→“選擇存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的表格”。把處理好的表格數(shù)據(jù)導(dǎo)入到“實(shí)測(cè)剖面”模塊下。

方法三使用Excel表格進(jìn)行數(shù)據(jù)批量處理,相較于方法二可極大提高剖面數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)框架
Fig.1 Basic data framework in GeoSection

2 樣品分析結(jié)果預(yù)處理

2.1 數(shù)據(jù)格式要求

點(diǎn)擊系統(tǒng)數(shù)據(jù)“DGSSDB”文件夾,選擇剖面所在工作區(qū)文件?！皵?shù)字剖面”→“剖面編號(hào)文件夾”→“GeoSecDB” →“sample”。將此選項(xiàng)卡內(nèi)容全部復(fù)制到新建的Excel中,將“CODE”之后的數(shù)據(jù)內(nèi)容全部刪掉。然后將各元素化驗(yàn)分析結(jié)果粘貼“CODE”該列之后。

需要注意:①Excel表中的數(shù)據(jù)要求第一行為字段名,第二行為數(shù)據(jù);②各元素的分析結(jié)果須置于Excel表“CODE”該列之后;③樣品數(shù)量及排序應(yīng)與剖面數(shù)據(jù)保持一致;④如果同一礦區(qū)繪制多條剖面光譜曲線,應(yīng)確保各條剖面元素名稱、數(shù)量和順序保持一致,可以減少后續(xù)重復(fù)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(yīng)使用地球化學(xué)觀察法和統(tǒng)計(jì)法相結(jié)合。

地球化學(xué)觀察法是在全區(qū)數(shù)據(jù)表上統(tǒng)計(jì)算術(shù)平均值、幾何平均值,一般是(算術(shù)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(shù)據(jù)作為異常下限初始值,統(tǒng)計(jì)某一元素≥異常下限值的樣品的個(gè)數(shù)占總樣品數(shù)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(gè)區(qū)間,則需要調(diào)整異常下限初始值,將能夠讓樣品百分比落在20%～30%之內(nèi)的初始值,定為異常下限使用值。

統(tǒng)計(jì)法是依托于元素的概率分布曲線特征,若分布曲線為對(duì)稱對(duì)數(shù)正態(tài)分布,則取正態(tài)分布曲線的中值作為背景值,將景值+(1-2)×標(biāo)準(zhǔn)離差作為異常下限;若分布曲線為不對(duì)稱對(duì)數(shù)正態(tài)分布,則將全區(qū)數(shù)據(jù)去掉大于標(biāo)準(zhǔn)離差的數(shù)據(jù)后,再作概率分布曲線,直至出現(xiàn)對(duì)稱對(duì)數(shù)正態(tài)分布,這時(shí)再將態(tài)分布曲線的中值作為背景值,取背景值+(1-2)×標(biāo)準(zhǔn)離差作為異常下限。

DGSS軟件能夠自動(dòng)將樣品分析結(jié)果特高值波峰用折線及特高數(shù)值標(biāo)識(shí),圖面結(jié)構(gòu)美觀,無(wú)需對(duì)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(shù)字地質(zhì)調(diào)查信息綜合平臺(tái)(DGSInfo)→“綜合數(shù)據(jù)處理”→“聚類分析”。選擇全部的分析元素,點(diǎn)擊確定,得出聚類分析譜系圖,可據(jù)此進(jìn)行元素組合劃分。

3.2 讀取原始數(shù)據(jù)

點(diǎn)擊“實(shí)測(cè)剖面”→“繪制光譜曲線”。選擇已處理好的Excel數(shù)據(jù)文件,選擇數(shù)據(jù)所在工作表。瀏覽Excel數(shù)據(jù)表,設(shè)置“樣品號(hào)”關(guān)鍵字段所在列。如果樣品號(hào)有重復(fù),可選擇“分層號(hào)”或“導(dǎo)線號(hào)”作為附加關(guān)鍵字。最后選擇元素的起始列。全部設(shè)置完畢后,點(diǎn)擊“讀取數(shù)據(jù)”→“下一步”。

3.3 圖形參數(shù)設(shè)置

按照項(xiàng)目組統(tǒng)一要求,設(shè)置各元素的圖形參數(shù)。設(shè)置完畢后,可對(duì)各元素進(jìn)行分組。按住“Ctrl”選擇要進(jìn)行分組的元素,點(diǎn)擊“從以上元素表中多選添加元素組合”,對(duì)添加的元素組合進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

3.4 坐標(biāo)軸參數(shù)設(shè)置

“起始縱坐標(biāo)”為正值時(shí),光譜曲線圖向上移動(dòng)?！捌鹗伎v坐標(biāo)”為負(fù)值時(shí),光譜曲線向下移動(dòng)。其數(shù)值為光譜曲線移動(dòng)的距離。特別強(qiáng)調(diào),“橫軸比例尺”應(yīng)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(shù)”功能,將配置好的各元素和元素組合參數(shù)保存為模板文件,以備后續(xù)使用。

使用“導(dǎo)入?yún)?shù)”功能時(shí)需注意:①必須先由“上一步”打開數(shù)據(jù)源并“讀取數(shù)據(jù)”;②導(dǎo)入數(shù)據(jù)中的各元素名稱、數(shù)量和順序必須與當(dāng)前數(shù)據(jù)一致,否則無(wú)法導(dǎo)入。

3.5 圖形生成

坐標(biāo)軸參數(shù)設(shè)置完畢后,點(diǎn)擊“下一步”→“繪制”。如對(duì)光譜曲線圖不滿意,可以退回到上一步重新配置參數(shù)。點(diǎn)擊“完成”后,剖面工程中會(huì)自動(dòng)增加Spectral.WT點(diǎn)文件和Spectral.WL線文件,光譜曲線的各要素均儲(chǔ)存于該點(diǎn)、線文件中。

3.6 圖件整飾

各元素光譜曲線顏色應(yīng)按照規(guī)范使用,如果元素顏色使用重復(fù),可以通過(guò)調(diào)整線型加以區(qū)別。DGSS系統(tǒng)的樣品編號(hào)帶有樣品類型,可采用刪除樣品類型,僅保留樣品編號(hào)的方法,使圖面變得簡(jiǎn)潔美觀。建議在圖面標(biāo)識(shí)各元素的分析單位。

待上述各項(xiàng)工作完成并且檢查準(zhǔn)確無(wú)誤后,按照規(guī)范,編輯圖名、比例尺、責(zé)任簽等,考慮到最終綜合成果的整體美觀性,必要時(shí)可對(duì)剖面中各要素的結(jié)構(gòu)、布局進(jìn)行調(diào)整變換(圖2)。

圖2 數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)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?guī)r;3.英安質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r;4.安山巖;5.凝灰質(zhì)礫巖;6.凝灰?guī)r;7.英安質(zhì)凝灰?guī)r;8.安山巖;9.斜長(zhǎng)巖;10.英安斑巖;11.石英脈;12.褐鐵礦化/綠簾石化;13.產(chǎn)狀產(chǎn)狀;15.樣品位置及編號(hào);16.導(dǎo)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(rèn)識(shí)與結(jié)論

利用數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)繪制光譜曲線,首先應(yīng)建立實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面,其次是進(jìn)行樣品分析結(jié)果的預(yù)處理,再次是利用DGSS中的“實(shí)測(cè)剖面”功能模塊進(jìn)行光譜曲線繪制。該方法簡(jiǎn)單易操作,生成圖件的效率快、精度高、實(shí)用性較強(qiáng),建議推廣使用。

使用DGSS系統(tǒng)的“實(shí)測(cè)剖面”功能模塊來(lái)繪制光譜曲線有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì),但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足,例如“實(shí)測(cè)剖面”模塊中采集的樣品無(wú)實(shí)際坐標(biāo)信息,不能做到樣品數(shù)據(jù)共享,不便于平面圖件的繪制,建議后續(xù)版本給予改進(jìn)。

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