山東省地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫成果統(tǒng)計分析與應(yīng)用性研究

姜麗萍，彭雪峰，邱光輝，胡偉

(中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250013)

0 引言

地質(zhì)鉆孔資料是地質(zhì)勘查工作過程中形成的重要基礎(chǔ)信息，是地質(zhì)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)。為充分發(fā)揮地質(zhì)資料服務(wù)功能，進(jìn)一步提高地質(zhì)資料數(shù)字化、信息化水平，2009年國土資源部提出地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化產(chǎn)業(yè)化工作思路。為進(jìn)一步提高地質(zhì)鉆孔資料的服務(wù)效率，完善地質(zhì)資料信息共享機(jī)制和社會服務(wù)體系，2013年國土資源部在全國范圍內(nèi)開展重要地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫及服務(wù)平臺建設(shè)工作。

山東省作為礦產(chǎn)資源大省，積累了大量地質(zhì)鉆孔資料。按照國土資源部統(tǒng)一部署，山東省國土資源資料檔案館于2013—2015年開展了一系列工作，建立了山東省重要地質(zhì)鉆孔基本信息數(shù)據(jù)庫，初步實(shí)現(xiàn)多源、異構(gòu)、海量數(shù)據(jù)統(tǒng)一的規(guī)范化管理。2017年國土資源部要求加強(qiáng)城市地質(zhì)調(diào)查工作，搭建三維城市地質(zhì)模型。山東省重要地質(zhì)鉆孔基本信息數(shù)據(jù)庫作為國家基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的一部分，經(jīng)過綜合研究、深度挖掘及二次開發(fā)[1]，可以作為構(gòu)建城市地質(zhì)信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，加快城市地質(zhì)調(diào)查工作進(jìn)程。

1 主要成果

按照《山東省重要地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作方案》的要求，該次建庫工作以2012年山東省地質(zhì)鉆孔基本信息清查成果為基礎(chǔ)。據(jù)清查結(jié)果，山東省鉆孔基本信息齊全地質(zhì)項(xiàng)目2340檔，鉆孔51992個。該次工作采用館藏鉆孔資料優(yōu)先入庫，保管在各地勘單位的尚未匯交至省館的鉆孔資料后入庫的建庫順序。

2013—2014年，主要對1萬余檔館藏地質(zhì)資料進(jìn)行篩選，整理含鉆孔地質(zhì)項(xiàng)目報告6124檔，其中鉆孔基本信息完整地質(zhì)項(xiàng)目報告1999檔，鉆孔33876個，將其“三圖一表”和相應(yīng)基本信息錄入ZK數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。2015年主要對山東省地質(zhì)鉆孔基本信息清查成果中保管在各地勘單位尚未匯交至省館的地質(zhì)項(xiàng)目報告進(jìn)行采集，共涉及含鉆孔地質(zhì)項(xiàng)目報告964檔，鉆孔21164個。由山東省國土資源資料檔案館牽頭，對全省地質(zhì)資料匯交人進(jìn)行建庫培訓(xùn)，請各地勘單位配合工作，共采集入庫地質(zhì)項(xiàng)目報告797檔，鉆孔15231個。

山東省歷時3年，完成山東省重要地質(zhì)鉆孔基本信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)。該數(shù)據(jù)庫包含山東省40個地勘單位的2796檔地勘項(xiàng)目49107個地質(zhì)鉆孔的基本信息，包括工程布置圖5510張，勘探線剖面圖20686張，鉆孔柱狀圖75711張，樣品分析結(jié)果表116323頁(張)，共981.93GB。該數(shù)據(jù)庫將山東省內(nèi)不同時代、不同單位、不同專業(yè)的各類地質(zhì)資料進(jìn)行統(tǒng)一地規(guī)范化管理，促進(jìn)了地質(zhì)資料信息化水平的提高。

山東省重要地質(zhì)鉆孔基本信息數(shù)據(jù)庫包含山東省有鉆孔地質(zhì)項(xiàng)目的所有基本信息。具體包括保管單位基本信息、項(xiàng)目基本信息及鉆孔基本信息三大部分。保管單位基本信息包括保管單位名稱、所屬行業(yè)部門、通訊地址等。項(xiàng)目基本信息包括項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目類型、項(xiàng)目地點(diǎn)、工作程度、礦種、比例尺等。鉆孔基本信息包括鉆孔編號、鉆孔坐標(biāo)、坐標(biāo)系、鉆孔類型、鉆孔深度、施工單位及巖心情況等。除基本信息外，該數(shù)據(jù)庫還包括“三圖一表”等成果圖表。具體包括：工程布置圖、勘探線剖面圖、鉆孔柱狀圖及樣品分析結(jié)果表。

建庫過程中有23個地勘單位配合補(bǔ)充地質(zhì)鉆孔15231個。該部分地質(zhì)鉆孔資料的著錄入庫，是對老舊原始地質(zhì)資料的保護(hù)，經(jīng)過搶救性整理及數(shù)字化存檔后，可以有效彌補(bǔ)館藏地質(zhì)資料的空白。

該數(shù)據(jù)庫中部分地質(zhì)鉆孔資料經(jīng)過鉆孔隨機(jī)漂移處理，在全國重要地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫服務(wù)平臺面向公眾開放，提供快速查詢檢索服務(wù)。該部分鉆孔覆蓋山東省40個地勘單位，包含地質(zhì)項(xiàng)目1731檔，地質(zhì)鉆孔28342個。地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為成果服務(wù)，增強(qiáng)了公眾對城市建設(shè)發(fā)展的參與度，提高了資源重復(fù)利用率。

建庫過程中，山東省國土資源資料檔案館在全省范圍內(nèi)組織開展了鉆孔數(shù)據(jù)庫匯交等培訓(xùn)。地質(zhì)資料的數(shù)字化匯交，有利于推動地質(zhì)資料管理的統(tǒng)計改革[2]，加強(qiáng)政府及相關(guān)部門進(jìn)行大數(shù)據(jù)監(jiān)管和智能監(jiān)管力度，加快與網(wǎng)上服務(wù)平臺的融合發(fā)展。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

對山東省內(nèi)49107個鉆孔，按照行業(yè)部門、工作程度、礦種、鉆孔類型及鉆孔深度等方式進(jìn)行了統(tǒng)計，分析了山東省地質(zhì)行業(yè)所反映的現(xiàn)象和問題。

2.1 按照行業(yè)部門統(tǒng)計

根據(jù)行業(yè)部門分類，地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)鉆孔39976個，占鉆孔總數(shù)81.4%；煤炭行業(yè)鉆孔8856個，占鉆孔總數(shù)18.0%；建材、核工業(yè)等行業(yè)鉆孔個數(shù)不足1%(圖1)。

可以看出，鉆探施工以地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)為主，項(xiàng)目最多，投入的力度最大。隨著勘查項(xiàng)目日益減少，地勘單位項(xiàng)目愈少、“吃飯”愈難。而山東省建材用花崗巖等礦產(chǎn)出露面積廣、種類多，前期該行業(yè)投入又最少，是否可以加強(qiáng)建材等礦產(chǎn)方面的找礦、投入力度，增加地勘單位經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而提升社會效益。

圖1 鉆孔數(shù)據(jù)庫按行業(yè)分類統(tǒng)計圖

2.2 按照工作程度統(tǒng)計

據(jù)統(tǒng)計，山東省預(yù)查階段鉆孔數(shù)295個，只占鉆孔總數(shù)的0.6%；普查階段鉆孔數(shù)7368個，占鉆孔總數(shù)15.0%；而詳查階段鉆孔數(shù)15109個，勘探階段鉆孔數(shù)20669個，分別占鉆孔總數(shù)的30.8%，42.1%；其他類型鉆孔5666個，占鉆孔總數(shù)11.5%(表1)。

一般情況，工作程度越高，鉆孔數(shù)目越多，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以看出山東省地質(zhì)勘查工作程度高，主要為詳查和勘探，項(xiàng)目數(shù)占比50%以上。工作程度高的地區(qū)，會導(dǎo)致難以新立項(xiàng)目，加之地勘行業(yè)下滑，國家和地方財政投入劇減，社會資金投入謹(jǐn)慎，找礦成果受限。建立鉆孔數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行資料二次開發(fā)利用，深入分析研究，為礦區(qū)深部和外圍的找礦工作提供理論依據(jù)和預(yù)測靶區(qū)，礦產(chǎn)開展勘查將是以后地質(zhì)工作的重要途徑。

表1 鉆孔數(shù)據(jù)庫按工作程度分類統(tǒng)計

2.3 按照礦種統(tǒng)計

山東省礦產(chǎn)以能源礦產(chǎn)和金屬礦產(chǎn)為主，其中能源礦產(chǎn)鉆孔16542個(不包括石油鉆孔)，金屬礦產(chǎn)鉆孔19857個，分別占鉆孔總數(shù)的33.7%和40.4%。能源礦產(chǎn)中以煤礦為主，占能源礦產(chǎn)鉆孔總數(shù)97.5%；金屬礦產(chǎn)中以金礦和鐵礦為主，鉆孔數(shù)分別占金屬礦產(chǎn)鉆孔總數(shù)的55%和36%。

圖2 鉆孔數(shù)據(jù)庫按礦種分類統(tǒng)計圖

圖2顯示，能源礦產(chǎn)勘查鉆孔中幾乎全為煤礦，結(jié)構(gòu)單一。目前干熱巖受到越來越高的重視，據(jù)預(yù)測，山東省干熱巖資源豐富，在當(dāng)今生態(tài)文明建設(shè)的大環(huán)境下，應(yīng)該加大干熱巖等清潔能源的開發(fā)利用，推進(jìn)綠色礦山建設(shè)[3]。金屬礦產(chǎn)中雖然金礦、鐵礦占比高，但一種礦種往往伴(共)生有其他有益元素，比如金礦往往伴(共)生有銀、銅、鉛、鋅等。在勘查的同時，也應(yīng)該分析其伴(共)生元素。目前品位達(dá)不到指標(biāo)的礦化體，隨著選冶技術(shù)提高和市場需求，將來也可能會變成礦石。因此建立數(shù)字化數(shù)據(jù)庫，記錄保存這些信息，可作為潛在的資源信息庫，供以后查詢、利用。

2.4 按照鉆孔類型統(tǒng)計

按鉆孔類型劃分，礦產(chǎn)地質(zhì)勘查鉆孔43665個，占鉆孔總數(shù)88.92%；水文地質(zhì)勘查鉆孔3329個，占鉆孔總數(shù)6.78%，工程地質(zhì)勘查鉆孔1760個，占鉆孔總數(shù)3.58%，區(qū)域地質(zhì)調(diào)查鉆孔、災(zāi)害地質(zhì)勘查、環(huán)境地質(zhì)勘查鉆孔及其他占鉆孔總數(shù)0.72%(表2)。

表2 鉆孔數(shù)據(jù)庫按類型分類統(tǒng)計

從表2可知，山東省在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查方面工作程度高，但水工環(huán)及災(zāi)害地質(zhì)勘查相對較少。山東省礦產(chǎn)資源種類繁多，開采方式多樣，已經(jīng)導(dǎo)致了種類復(fù)雜的礦山地質(zhì)環(huán)境問題：如地形地貌景觀破壞、采空塌陷、地裂縫等[4]。該數(shù)據(jù)庫中的地質(zhì)鉆孔資料有助于為礦山地質(zhì)環(huán)境治理提供參考，尤其是解決歷史遺留的采煤塌陷、非煤礦山采空區(qū)的恢復(fù)治理等。

2.5 按照鉆孔深度統(tǒng)計

孔深小于500m鉆孔個數(shù)39399個，占鉆孔總數(shù)80.23%，孔深大于500m小于2000m鉆孔個數(shù)9665個，占鉆孔總數(shù)19.68%，孔深大于2000m鉆孔個數(shù)43個，占鉆孔總數(shù)0.09%(圖3)。

圖3 鉆孔數(shù)據(jù)庫按孔深分類統(tǒng)計圖

80%以上的鉆孔孔深都小于500m，反映出勘查的主要對象為淺部資源?？咨畲笥?000m的鉆孔幾乎全部為巖金地質(zhì)勘查施工的鉆孔。目前的勘查成果顯示，膠東地區(qū)(特別是膠西北)發(fā)現(xiàn)的多個超大型、大型金礦埋深在500～2000m左右，且傾向延伸未封閉，說明2000m以下仍有金礦存在。因此在傳統(tǒng)優(yōu)勢成礦帶部署進(jìn)一步的深部找礦勘查工作，必將實(shí)現(xiàn)金礦找礦新突破[5]，促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展。

綜上，統(tǒng)計數(shù)據(jù)直觀地反映出山東省地質(zhì)資料集中度高、地勘項(xiàng)目勘查程度高、礦產(chǎn)地質(zhì)鉆孔比重大、優(yōu)勢礦種開發(fā)程度高、鉆孔深度多局限于500m以內(nèi)的特點(diǎn)。地質(zhì)鉆孔資料是一種知識儲備，在省內(nèi)找礦難度日趨增大的現(xiàn)狀下，應(yīng)該充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫資源，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)[6]，進(jìn)行二次開發(fā)利用。通過現(xiàn)代化的信息處理手段，借助三維地質(zhì)建模軟件，綜合分析研究地質(zhì)體空間展布規(guī)律等，為礦區(qū)深部及周邊找礦工作提供依據(jù)和找礦靶區(qū)，實(shí)現(xiàn)從大宗礦產(chǎn)資源向戰(zhàn)略性新興礦產(chǎn)資源轉(zhuǎn)變[7]，實(shí)現(xiàn)“三深一土”找礦突破。

3 應(yīng)用性研究

(1)地質(zhì)資料匯交是保護(hù)地質(zhì)工作和科研成果的一種重要手段[2]?！兜刭|(zhì)資料管理?xiàng)l例》明確規(guī)定，只要在我國開展了地質(zhì)礦產(chǎn)勘查或者項(xiàng)目的，形成的地質(zhì)資料都要向國家統(tǒng)一匯交。山東省重要地質(zhì)鉆孔基本信息數(shù)據(jù)庫不包括50m以內(nèi)地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)[8]，且有大量鉆孔尚未著錄入庫。未補(bǔ)充的地質(zhì)鉆孔資料可能已經(jīng)遺失，可能基于某種原因仍繼續(xù)由地勘單位保管。山東省國土資源資料檔案館作為地質(zhì)資料匯交及保管單位，應(yīng)該加強(qiáng)匯交監(jiān)管力度，擴(kuò)大匯交范圍，對未入庫老舊資料進(jìn)行搶救性保護(hù)，盡快進(jìn)行數(shù)字化處理著錄入庫，避免珍貴資料流失及重復(fù)地勘工作，節(jié)約社會資金，提高地質(zhì)資料長期服務(wù)年限。

(2)城市地質(zhì)信息化建設(shè)的核心內(nèi)容是基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)[9]。完整的基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)包括區(qū)域地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感影像、區(qū)域海洋、水工環(huán)、礦產(chǎn)資源等數(shù)據(jù)[10]。地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)的一部分。山東省重要地質(zhì)鉆孔基本信息數(shù)據(jù)庫以礦產(chǎn)地質(zhì)鉆孔為主，水工環(huán)、油氣、海洋、地震等領(lǐng)域地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)較少?？赡懿煌瑢I(yè)基于相應(yīng)項(xiàng)目支撐已經(jīng)建立起專業(yè)的數(shù)據(jù)庫，但因建庫標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)手段、評價辦法的不同，不同種類數(shù)據(jù)難以集成[10]。建立“政府主導(dǎo)、體制保障、科技支撐、機(jī)制推進(jìn)、信息共享，服務(wù)決策”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新模式[11]，對各類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)耦合，經(jīng)過綜合的、深層次加工，建立完整的城市地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，有助于加快城市地質(zhì)信息化建設(shè)步伐，促進(jìn)綠色、智慧城市發(fā)展。

(3)建立地質(zhì)信息空間數(shù)據(jù)庫，搭建城市地下三維結(jié)構(gòu)模型是當(dāng)前城市地質(zhì)工作主流模式[12]。只有首先生成符合精度要求的、盡量反映實(shí)際地質(zhì)情況的模型，才有可能進(jìn)行進(jìn)一步的可視化、空間化分析和專業(yè)應(yīng)用[13]。三維建模的關(guān)鍵數(shù)據(jù)是三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)邊界和地層內(nèi)部屬性參數(shù)。山東省重要地質(zhì)鉆孔基本信息數(shù)據(jù)庫僅包括鉆孔坐標(biāo)、深度等基本信息，今后應(yīng)補(bǔ)充地層分層、樣品取樣位置及品位、土工試驗(yàn)、原位測試、抽水試驗(yàn)、地下水水位水質(zhì)等屬性數(shù)據(jù)?；拘畔?shù)據(jù)對地質(zhì)結(jié)構(gòu)邊界進(jìn)行約束，反映地層、斷層等地下地質(zhì)界面、地質(zhì)體的空間形態(tài)和組合關(guān)系[14]。屬性數(shù)據(jù)表達(dá)地球內(nèi)部不同參數(shù)變化特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)定量分析研究，反映參數(shù)之間相關(guān)性規(guī)律[15]。二者相結(jié)合，增加地質(zhì)模型可靠性和可信度，實(shí)現(xiàn)可視化的三維圖像展示，為專業(yè)技術(shù)人員、科研工作者進(jìn)行地質(zhì)信息驗(yàn)證、研究提供更加科學(xué)的依據(jù)。

(4)實(shí)現(xiàn)城市地質(zhì)信息化的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)地質(zhì)信息資源共享[9]。山東省57%的地質(zhì)鉆孔基本信息已經(jīng)在全國重要地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫服務(wù)平臺對外開放。通過服務(wù)平臺，可以實(shí)現(xiàn)資料快速查詢檢索，瀏覽相關(guān)信息。伴隨城市地質(zhì)調(diào)查工作進(jìn)展，城市地下三維結(jié)構(gòu)模型的建立，服務(wù)平臺亦可向公眾展示水工環(huán)等各類三維可視化模型，為政府決策、地勘工作開展提供科學(xué)依據(jù)，服務(wù)于城市規(guī)劃、建設(shè)與管理[16]，推動新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

山東省重要地質(zhì)鉆孔基本信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，既是地質(zhì)信息共享服務(wù)平臺，更是城市地質(zhì)調(diào)查的數(shù)據(jù)支撐平臺。該數(shù)據(jù)庫對大量城市地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的采集、存儲、管理，在重要地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫服務(wù)平臺向公眾提供可視化、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)，提高了科技成果轉(zhuǎn)化率。但是構(gòu)建城市三維地質(zhì)信息系統(tǒng)，建立綜合性地質(zhì)信息服務(wù)平臺依然任重道遠(yuǎn)。政府及相關(guān)職能部門還需要拓寬思路，在充分利用已有的資料和成果基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)新的理論和方法，運(yùn)用新的技術(shù)手段[17]，對資料進(jìn)行二次開發(fā)利用，創(chuàng)造更大的社會價值和經(jīng)濟(jì)價值，提升城市綜合競爭力，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。

致謝：感謝山東省國土資源資料檔案館的董濤、邵長凱的大力支持，感謝全省參與數(shù)據(jù)庫建設(shè)項(xiàng)目的工作人員的努力。