给地球体检——趣解地质调查

地球是有生命的，它不仅在运动，还在不停的发展演变；它不仅内心火热，而且还孕育了地球上所有的生命；它不仅提供了丰富的食物，而且还储备了人类赖以发展的矿产资源。人类离不开地球，必须要了解它、保护它、利用它、与它和谐相处。怎么才能了解它给人类储备的宝藏？其中重要的一个做法就是给它 “体检”——做“地质调查”。

地质调查根据对象差异，可分为若干不同的类型，其中最基础的调查是区域地质调查（简称区调）。区调是所有地质工作的基础，是对选定地区的地质矿产情况进行的综合性调查研究工作。为调查方便，通常将地球表面按照一定规律（经纬度）划分成若干“块”，这些“块”地质上称为“图幅”，并以该区域内最著名的地名命名图幅，例如安康幅、紫阳幅、高滩幅等。

根据调查精度的差异，调查采用不同的比例尺。通常可分为小比例尺、中比例尺和大比例尺三类。比例尺越大，工作越详细，目的性越强。这个工作过程非常类似医学上对人的体检，从筛查性体检，到针对性检查。而最终调查形成的报告和数据，就是医学诊断的“病历”。小比例尺调查（如：1：100万~1：50万）的主要目的是查清区域概况，一般在空白区或者以往工作程度很低的区域开展；中比例尺为1：25万、1：20万或1；10万，属于主要基础地质工作。大比例尺为1：5万~ 1：2.5万，主要任务是通过详细地质填图（通过野外地质调查形成地质图的过程）、矿产调查和综合研究，查明工作区地质体的分布与特征，寻找可供开采的矿产，并为经济建设、国防建设和科学研究提供详细的地质矿产资料。

在这个“体检”过程中分别要用到地质学、地球物理、地球化学、遥感及数字填图等地质理论和工作方法，要阐明地质体（地层、岩体，图1）的规律、分布、时代及演化关系。例如，沉积形成的沉积岩，岩浆侵入地层形成的岩浆岩，二者受到后期改造（构造或高温影响）可以形成的变质岩。各种岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩等过程又可以形成沉积岩。这些岩石形成时代、关系和成矿规律都是地质调查和研究的主要内容。

区调中最简单的“检查”就是路线调查，调查将发现的岩石类型（用放大镜大致看出岩石的组分，用罗盘测出地层产状等，图2）记录在野外记录本上，对于不能确定的岩石类型，进行采样（用地质锤采集岩石样品，带回实验室进行测试，也包括化石样品的采集，图3），然后将相邻的野外路线（图4）中相同岩石类型进行归并，将多个路线的相同岩性进行圈定，形成了地质图的雏形（这个过程叫地质连图，这个图叫做野外实际材料图）。经过综合地质分析和样品结果的矫正，然后给不同区域标上不同颜色，最后形成了地质图。这个图就是经过这个“简单门诊”形成的“诊断结果”，留给以后深入“检查”作为参考资料。

图2 调查中使用的罗盘和掌上机

图3野外岩石采集

图4戈壁滩上的野外路线调查

 区域地质调查是地质调查的基础工作，属于一般的“常规检查”，都是一些初步的“地球化学”和“地球物理”的应用。比如，岩石样品采集带回实验后，有的会进行粉碎，分析岩石的矿物组成。不同岩石含有不同矿物组成，不同的矿物组成反映了不同的岩石特征，通过与标准成分对比，发现是否有矿物组成“异常”的现象；有的岩石会磨成薄片，在显微镜下观察矿物组成、矿物结构、矿物变质情况等，然后对岩石进行详细准确的分类和命名。这些常规的“体检”项目结果，都会为地质调查工作者绘制地质图时带来帮助。

除了区域地质调查，还有一些特殊的地质调查手段和方法（还包括设立专项调查的工作方法）。科技和经济的发展，地质调查也得到了发展。不仅有过去简单“望闻问切”，还有先进的“核磁共振、CT”等针对不同目标矿物的调查方法。例如，一些物理勘探方法，重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、核法勘探、地温法勘探以及钻孔等等。这些勘探方法总体来说，原理都是根据地质体与周围岩石物理特性（密度、导电性、磁性）不同，在“检查”中会出现“异常”，这些异常恰恰是地质工作者乐意看到的情形。

其中如电法、磁法、地震等勘探方法，都是提前按照规范在指定面积上均匀的布置上相关接受装置（感应器），然后人工进行释放电磁信号或者人工地震，通过接受装置及电脑处理，形成测试影像。当有不同地质体出现时，影像会出现不同的特征，根据特征圈出“异常”，然后这些“异常”作为进行下一步工作重点对象，这个过程叫做“查找异常”。对于已知异常，可以进一步布置大比例尺的地质调查工作（地质专项调查），还可以打钻（钻探），进一步的确认矿产情况。通过打钻，可以了解地表之下深部的岩石情况，可以确定矿产是否到达了开采的标准。

地球化学勘查就是通过系统测量天然物质的地球化学性质，发现各种类型的地球化学“异常”的一种调查方法。这种天然物质可以是岩石、土壤、水、水系沉积物、冰积物、植物或气体等。所测量的地球化学性质主要是元素的组成及含量。地球化学勘查的目的是通过地球化学异常的线索来找寻矿床。地球化学勘查的应用正在逐步扩大，它不仅可用于找矿，还可为解决环境污染、农业、畜牧业、地方病以及各种地质问题提供有价值的资料。

在地质调查中，对于像戈壁滩植被覆盖少，岩石出露好，面积大的区域，为了提高工作效率，现在通用的方法会增加航空和遥感技术的应用。例如，通过多个卫星进行拍照。不同功能卫星在拍照时候采用不同的波段，不同的岩石会吸收不同的波段的光波，最后形成不同的遥感影像。地质人员根据遥感影像圈出不同的岩石和地层单元（地质体），然后对地质体部分进行抽样实地的考察，这个过程是“遥感解译”重要一环。换句通俗的话就是遥感图中不同的颜色到底是代表什么样的岩石组合。根据解译获得不同影像与岩石的对应规律，然后就可以依据遥感图进行大范围地质图的绘制，以及对人力难于到达的区域进行遥感解译。而对于一些植被好，面积大，地形复杂艰险的地质调查，也可以采取遥测技术。方法是让飞机带上相关的探测仪器，按照与地面大致相同的高度，进行指定路线的飞行，这些路线也是提前在地质图上进行了均匀的设定。然后根据飞机遥测形成调查结果，筛查出“异常”。这个过程很像医生拿着听诊器对人体进行检测。

进入二十一世纪，地质调查进入了数字填图时期。简而言之，野外地质调查人员手中的野外记录本和地质图被掌上机代替。地质调查点的位置靠卫星来定位和控制。这样的技术应用，大大提高了后期地质图修改和绘制的效率。地质调查结果形成了数据库，存在计算机中也容易被随时调取使用。这个过程类似医生将病历写进电脑一样。

新时期地质调查不断发展，地质云和地球系统科学正迅速发展。随着数据时代的到来，将海量的地质调查数据提供给云计算中心（网络服务器平台），用于地质数据的共享和大数据处理。这样的数据平台便于获得之前仅仅靠人力和少量分散数据很难完成的规律总结，有助于获得更大范围的地质发现。该工作的前提是所有地质调查数据按照相关规范形成数据库，统一上传数据平台形成地质云。当然，相关涉密的资料还是要进行必要的技术处理。

随着地球科学的全面发展和国民经济可持续理念的提出，地球系统科学概念也应运而生，研究人员不仅要考虑地球内部和岩石圈，还要考虑地球表面上水圈、生物圈、大气圈等，同时研究各个圈层之间的相互作用和关系。有理由相信，地球系统科学的发展，将加深对整个地球的认识，并有效保护地球这个家园。这个理念像不像由“头疼医头，脚疼医脚”到“以防为主，系统考量”的医学保健理念。

科技发展了，经济发展了，地质调查也不断的发展，对地球的理解越来越清晰了，这种“体检”还会不断的进行下去。