四川省重要地質鉆孔數據庫成果的建設與應用

張雄，文輝，張堃，雷傳揚1，3，，劉芮君

（1.四川省綜合地質調查研究所，成都 610081；2.四川省智慧地質大數據有限公司，成都 610081；3.稀有稀土戰略資源評價與利用四川省重點實驗室，成都 610081；4.四川省地質大數據中心，成都 610072）

提要：四川省歷時7 年建立了四川省重要地質鉆孔數據庫，該數據庫由圖表數據庫和屬性數據庫兩部分組成。其中圖表數據庫涵蓋67086 個地質鉆孔的基本信息，以“三圖一表”的形式進行表達，屬性數據庫包含8537個地質鉆孔，包括鉆孔工程信息、鉆孔地質信息、樣品測試數據等相關數據項。鉆孔數據已在全國重要地質鉆孔數據庫服務平臺、四川省重要地質鉆孔數據庫服務平臺、四川省重要地質鉆孔數據庫展示平臺上集成與展示。在該數據庫建設成果的基礎上，通過數據結構分析及可視化處理功能，實現了對成果的統計分析，并對城市規劃與地下空間開發、重大工程選址、安全生產與應急救援等應用場景進行了模擬，在應用場景模擬中，通過數據清洗與挖掘、三維地質建模、地質三維分析等功能，實現了地質數據的二次開發利用，提高了四川省地質資料數字化、信息化水平，增強了地質數據的社會顯示度。

鉆孔資料是各類地質勘查工作形成的重要基礎信息，完整的鉆孔資料包括鉆孔點位信息、分層信息以及各類測試和動態監測數據，具有重要的科學價值和社會價值，是地質信息化建設的重要對象（梁銀平等，2020；馬朝陽等，2021；李斌等，2022；雷傳揚等，2022）。為充分發揮地質資料服務功能，進一步提高地質資料數字化、信息化水平，2009 年原國土資源部提出地質資料信息服務集群化產業化工作思路。為進一步提高地質鉆孔資料的服務效率，完善地質資料信息共享機制和社會服務體系，2013 年原國土資源部在全國范圍內開展重要地質鉆孔數據庫及服務平臺建設工作（姜麗萍等，2019）。

1 重要地質鉆孔數據庫建設的重要性

地質鉆孔資料具有客觀性、基礎性、專業性等特點,是國家的寶貴財富，對政府宏觀決策、制定遠景規劃、推動國民經濟和社會發展具有重要的基礎數據支撐作用，特別是為我省開展基礎地質研究、國土資源調查評價、礦產勘查開發、水工環勘查、地質災害防治、國土整治、城市規劃與建設等提供基礎數據支撐，對提高區域地質認識，完善資源評價理論和方法等具有重要意義。

建國以來，全省投入了大量資金，開展了不同程度的地質調查工作，形成了大量可靠、珍貴的鉆孔資料。據初步統計，截至2012 年底，全省鉆探總進尺超過1 000×104m（不包括油氣行業），涉及基礎地質、礦產地質、水文地質、工程地質、災害地質等。鉆探工作主要集中在我省重要成礦區帶和重點城市重要城區，包括攀西地區、三江地區（四川部分）、川西北地區及成都經濟區等。

長期以來，鉆孔的原始資料和實物資料分散保管在各項目承擔單位，未實現集中管理、統一整理和深入分析，更未利用信息技術建立鉆孔數據庫有效服務于找礦突破戰略行動和政府規劃決策。這些實物資料和數據資料都在較為簡陋的環境和條件下保管與存儲，許多巖芯和紙介質記錄已瀕臨毀滅。因此，為盡快搶救這些寶貴的數據資源，開展我省重要地質鉆孔數據庫建設工作已迫在眉睫。

2 重要地質鉆孔數據庫建設存在的問題

四川省重要地質鉆孔數據庫是實現四川省地質調查信息化的基礎，也是提高已有地質工作成果資料利用率的重要途徑，是地質工作社會服務功能的重要體現，但其建設尚存在以下問題：

（1）地勘單位歷經多次改革，地質資料匯交制度不完善，管理不規范，檔案清理難度極大。

（2）隨著地勘經濟發展，各單位對信息資料重視程度加大，提高了資料共享成本，增加了項目成本。一些地勘單位為了保留區域地質工作開展優勢，不愿共享資料。

（4）地質鉆孔年代跨度長達七十余年，不同時期技術規范不統一，資料表達形式多樣，專業覆蓋范圍廣，礦種多，數據表達不規范，統一標準困難。

（5）技術規范不完善，軟件升級不及時，以致項目工作重復、返工，加大了項目實施的整體工作量。

3 重要地質鉆孔數據庫建設技術方法

基于《全國重要地質鉆孔數據庫建設工作技術要求（試行）》，結合我省實際，優化了鉆孔數據庫建設的步驟及流程，使其適用于我省鉆孔建庫的實際應用，實施路線見圖1。四川省重要地質鉆孔數據庫建設工作內容主要包括七個方面：檔案清理與收集、不可編輯圖文數據庫建設、可編輯屬性數據庫建設、各年度成果數據匯總、成果圖件編制及四川省重要地質鉆孔數據庫展示平臺建設及重要地質鉆孔數據庫共享服務。

圖1 四川省重要地質鉆孔數據庫建庫工作路線

4 成果展示

4.1 數據庫成果

四川省重要地質鉆孔數據庫建設工作由省資料館牽頭，四川省地質調查院負責實施，全省各地勘單位配合，以《全國重要地質鉆孔數據庫建設工作技術要求（試行）》及《四川省重要地質鉆孔數據庫建設工作方案》為依據，采用省自然資源資料館館藏鉆孔資料優先入庫，保管在各地勘單位尚未匯交至省資料館的鉆孔資料后入庫的建庫順序，清理了1954 年以來形成的重要地質鉆孔項目調查成果。累計完成對省內128 家地勘單位分散保存的4 362 個項目鉆孔資料的收集、整理和數據著錄工作。

四川省重要地質鉆孔數據庫由重要地質鉆孔圖表數據庫和重要地質鉆孔屬性數據庫兩部分構成。重要地質鉆孔圖表數據庫入庫項目4 362 個，涉及鉆孔67 086 孔，以礦產、工程鉆孔為主（礦產勘查鉆孔36 689 孔、工程勘查鉆孔26 791 孔、地質災害調查鉆孔2 437 孔、水文勘查鉆孔1 001 孔、環境地質調查鉆孔75 孔、基礎地質鉆孔65 孔、地質科學研究鉆孔3 孔、其他類型鉆孔25 孔），入庫資料以“三圖一表”的形式進行表達，包括勘查區平面布置圖9 472 張、勘探線剖面圖32 304 張、鉆孔柱狀圖74 762張及樣品測試分析表33 199 冊（表1），以及成果報告及各類附件452 017 余張，數據量2.36 TB。

表1 四川省重要地質鉆孔數據庫建設情況表

重要地質鉆孔屬性數據庫完成對8537 孔鉆孔屬性數據的錄入，主要涉及礦產勘查鉆孔、工程勘查鉆孔和水文勘查鉆孔，其中礦產勘查鉆孔錄入數據主要包括鉆孔基本信息、鉆孔回次數據、鉆孔孔深校正及彎曲測量數據、鉆孔結構數據、鉆孔分層數據、鉆孔地質綜合數據、鉆孔標本采樣數據、鉆孔劈心樣數據、鉆孔基本化學分析數據、鉆孔物相分析數據、鉆孔重測定數據、鉆孔組合分析數據、鉆孔巖石樣品全分析數據、鉆孔測井曲線層數據、鉆孔測井曲線點數據等；工程勘查鉆孔錄入數據主要包括鉆孔基本信息，以及一系列工程地質力學參數統計信息（鉆孔標準貫入、動力觸探實驗數據、巖石物理力學試驗數據、室內土工試驗數據、土物理力學性質指標分層數據、鉆孔工程地質信息數據、鉆孔波速測試數據和鉆孔測井曲線數據）；水文勘查鉆孔錄入數據主要包括鉆孔基本信息、鉆孔地層巖性數據、鉆孔結構數據、鉆孔抽水試驗數據、鉆孔水質分析數據和鉆孔電測井數據等。

四川省重要地質鉆孔數據庫建設首次完成了對全省重要地質鉆孔資料的收集，首次完成了對全省重要地質鉆孔“三圖一表”及相關資料的收集及電子化工作與入庫，按照全國重要地質鉆孔數據庫建設工作技術要求（試行）將歷史鉆孔資料轉換為永久留存的電子檔案，搶救了大量瀕臨毀滅的紙質資料。實現了對全省范圍內不同年代、不同專業、不同單位分散保管的各類地質鉆孔資料進行規范化、標準化、信息化管理，有利于提升我省的地質資料管理能力，進一步推進地質資料社會化共享服務工作，提升地質資料的服務能力和社會化利用程度。

一般認為，盜竊罪的行為手段具有“秘密性”，此處的“秘密性”有主觀和客觀之分。主觀上的秘密性是指行為人自我主觀認為竊取行為不為外界所知道;客觀上的秘密性是指在秘密空間狀態下行為人的偷竊行為不為他人所知曉。無論是“主觀秘密性”還是“客觀秘密性”，只要符合一種就滿足秘密性的要求。［6］盜竊行為的秘密性指的是行為人破壞受害者對于財物的原占有關系，從而建立起行為人對財物的新的控制支配關系，這一過程具有隱秘性，不為被害人所知悉。

4.2 圖件成果

以四川省行政區劃圖為底圖，將已入庫的4 362 個重要地質鉆孔項目工作范圍和67 086 個重要地質鉆孔進行顯示，形成了全省規模的、可靠的《四川省重要地質鉆孔項目工作范圍分布圖》和《四川省重要地質鉆孔按類型分布圖》，圖件可清晰顯示我省范圍內涉及重要地質鉆孔項目的工作范圍和不同類型鉆孔的分布情況，同時可以按行政區實時查詢工作區和各類鉆孔的屬性信息（圖2、圖3），方便政府部門、企業、社會大眾查詢四川省重要地質鉆孔項目工作范圍及鉆孔種類分布的總體情況，為實現鉆孔數據的在線查詢和下載奠定了數據基礎。

圖2 四川省重要地質鉆孔類型分布圖

圖3 四川省重要地質鉆孔項目工作范圍分布圖

4.3 平臺成果

地質鉆孔數據作為一種應用廣泛的基礎數據，為充分發揮其對相關行業的支撐作用，加快推動其在相關行業中的應用，結合省資料館發展戰略、管理需求，以及已有信息化基礎，在“四川省重要地質鉆孔數據庫”的基礎上首次搭建了“四川省重要地質鉆孔數據庫展示平臺”，實現了對“四川省重要地質鉆孔數據庫建設項目”中已入庫數據的查詢、統計、展示和分析，以及對鉆孔數據的二次挖掘利用（圖4），為用戶提供有利的數據支撐，幫助用戶發現問題、總結規律、掌握趨勢，深化了地質鉆孔與信息化技術的深度融合，推動了業務能力提升，為全省地質成果資料的信息共享打下了基礎。

圖4 四川省重要地質鉆孔數據庫展示平臺

4.4 進展

四川省重要地質鉆孔數據庫的建成，是我省地質鉆孔資料管理和服務工作的一項重大進展，奠定了地質鉆孔資料對外提供網絡化服務利用和提高地質鉆孔資料利用效率的基礎。通過四川省重要地質鉆孔數據庫的建設，基本摸清了目前我省保管的所有地質鉆孔的類型、數量、分布位置、孔深、孔徑、施工單位、保管單位、巖礦分析化驗結果等相關信息。

（1）為地質找礦突破及政府規劃決策提供了基礎支撐

項目首次對分散保存在省資料館、全省各地勘單位的鉆孔資料狀況進行了全面梳理，理清了我省1954 年以來開展鉆探工作獲取的重要地質鉆孔資料，獲得了首份四川省重要地質鉆孔項目臺賬，為地質鉆孔數據務于地質找礦突破和政府規劃決策提供了基礎支撐。

（2）有效地搶救了瀕臨毀滅的寶貴地質鉆孔資料

項目按統一標準和要求，系統收集和整理了我省整裝勘查區、重要成礦區帶和重要城市重要城區的鉆孔資料，包括基礎地質、礦產勘查、水文地質、工程地質、環境地質、災害地質等類型的鉆孔資料，通過電子化、著錄和集成，建成了首個四川省重要地質鉆孔數據庫。鉆孔資料多為紙介質記錄，簡陋的保管條件使得許多寶貴的地質勘查資料瀕臨毀滅，項目盡最大努力依照規范對資料進行了修復，有效地搶救了存毀邊緣的珍貴信息。

（3）實現了四川省重要地質鉆孔資料的信息化管理

開辟性地建成了首個全省規模的四川省重要地質鉆孔數據庫服務平臺和展示平臺，及時向社會提供服務。不僅防止了國家寶貴基礎資源的流失和浪費，亦為國家經濟建設的宏觀決策、遠景規劃的制定，以及推動我國國民經濟和社會發展提供了重要基礎數據。

5 成果應用

四川省重要地質鉆孔數據庫涵蓋礦產勘查、工程勘查、地質災害調查、水文勘查、環境地質調查、基礎地質、地質科學研究等多種類型鉆孔，相關成果的分析與應用可以為城市規劃與地下空間開發、重大工程選址、安全生產與應急救援等方面提供基礎數據支撐（陳力琦等，2020；曾敏等，2021；雷傳揚等，2022）。

5.1 支撐三維地質模型構建

近年來，隨著三維地質建模及可視化技術的快速發展，在傳統地礦行業已廣泛應用，如礦山三維建模、三維油藏地質建模等。城市地質三維建模方面，上海、北京、天津、廣州、南京、杭州等城市率先應用城市地質調查成果開展試點，系統建設了城市區域三維地質結構模型，以此為支撐搭建了三維可視化城市地質調查信息管理決策平臺和面向公眾的城市地質信息服務系統，取得了良好的社會效益。

借鑒試點城市取得的成功經驗，四川省重要地質鉆孔數據建庫根據區域發展規劃，在城市擬建設范圍內重點采集水工環等與城市地質密切相關的鉆孔資料，尤其著眼于各地新設的開發區、新區、產業集聚區等集中高密度開發的區塊，建成側重點明確、數據詳實、內容豐富的基礎地質數據庫，主動服務省內大中小城市三維地質建模與可視化應用，為城市地質工作中遇到的各種問題提供更為科學的解決方案（劉順昌等，2016；陳力琦等，2020）。

2017 年四川省地質調查院利用四川省重要地質鉆孔數據庫鉆孔柱狀圖、實測鉆孔物性等數據開展天府新區成都直管區（300 km2）1︰1 萬地下空間地質調查（30 m 以淺）項目。根據項目范圍，從數據庫中篩選出4725 孔點位信息、分層信息、各類測試數據和物理力學參數等要素相對完整的鉆孔數據用于工作區三維地質模型構建，涉及工程地質鉆孔、水文地質鉆孔、淺層地溫能鉆孔等多種類型，以孔深小于40 m 的工程地質鉆孔為主。城市級三維地質建模首選孔深≥40 m 的鉆孔，孔深＜40 m 的鉆孔則作為區內第四系地層精細刻畫的補充數據。據地層統一劃分標準體系，對鉆孔數據進行標準化，建立了有效鉆孔數據庫（李德東等，2021；李斌等，2022），用于城市級三維地質模型的構建（圖5）。按剖面查詢到鉆孔柱狀圖，100 m 間距選取代表性鉆孔進行數據整理和分層，結合地形和地質資料，生成剖面，在此基礎上建立了三維地質建模（圖6），大大增加了三維模型的精度和實用性（嚴俊等，2015）。

圖5 城市級三維地質模型構建流程圖

圖6 鉆孔數據直接生成典型剖面用于三維建模

5.2 輔助重大工程選址

通過鉆孔資料構建重大工程建設區域的的三維地質模型，可直觀反映建設區地層巖性及不良地質問題等相關信息，幫助技術人員挖掘潛在的地質信息，評估區域工程地質條件，輔助工程建設選址（胡飄野等，2021；劉躍成等，2022）。四川省地質調查院利用四川省重要地質鉆孔數據庫鉆孔柱狀圖、實測鉆孔巖芯物性等數據構建了成都市全域三維地質模型，通過三維地質模型虛擬開挖功能，對擬建設工程進行模擬施工分析。如建設某公路，需要在大邑縣境內施工一隧道，隧道設計雙向兩車道，車道寬度為7.5 m，側向寬度（左側0.5 m，左側1 m），兩側檢修道各0.75 m，隧道建筑限界凈高10.5 m。通過對成都市三維地質模型進行隧道虛擬開挖（圖7），獲得了隧道虛擬開挖過程中可能遇到的地質問題和土石方量等與工程設計密切相關的數據。

圖7 某公路隧道虛擬施工示意圖

隧道所在地區高程在3 000～3 500 m 之間，高差起伏較大，施工隧道全長8 252.97 m。從隧道南西1#進口至281.13 m，為黃銅尖子組，巖性層為片巖、石英片巖夾變質英安巖及灰巖等，巖石多為片狀，容易發生垮塌；281.13～1 308.54 m 為正長花崗巖，巖石堅硬，施工過程中容易發生巖爆等工程地質問題；在1 308.54 m 附近發育-以斷裂界面，對正長花崗巖的破壞性很明顯，使巖石破碎，施工過程中容易誘發垮塌；1 308.54～1 463.20 m 為正長花崗巖，仍需注意巖爆這一工程地質問題；1 463.20～2 578.23 m 為梁山組—陽新組，巖性層為薄層狀頁巖、塊狀灰巖，局部夾煤層，該地質體整體穩定較差，尤其是薄層狀頁巖在施工過程中容易發生順層滑脫；在2 578.23 m 附近發育-斷裂界面，對梁山組-陽新組中頁巖、灰巖等的破壞性十分明顯，使薄層狀頁巖和塊狀灰巖更加破碎，施工過程巖石整體穩定性遭到破壞，極容易誘發垮塌；2 578.23～3 700.94 m 為梁山組—陽新組，施工時容易發生順層滑脫；3 700.94～4 972.52 m為觀霧山組，巖性層為中厚層狀、塊狀灰巖、白云巖，巖石的硬度較高，施工過程中容易發生巖爆等工程地質問題；4 972.52～5 507.77 m 為吳家坪組，巖性層為砂巖、粉砂巖夾灰巖，受構造擠壓變形，巖石較破碎，施工過程巖石整體穩定性遭到破壞，容易誘發垮塌；5 507.77～7 374.88 m 為須家河組，巖性層為粉砂質泥巖、粉砂巖、砂巖夾礫巖，受構造擠壓變形，巖石破碎明顯，施工過程巖石整體穩定性遭到破壞，容易誘發垮塌；7 374.88～8 252.97 m 為飛仙關組，巖性層為薄層狀砂質泥巖、砂巖夾白云巖及白云化灰巖，受構造擠壓變形，巖石破碎明顯，施工過程巖石整體穩定性遭到破壞，容易誘發垮塌。本次通過三維虛擬施工隧道，獲得了隧道可能遇到地質問題及工程量統計。詳細統計數據見表2。

表2 某隧道虛擬施工可能遇到地質問題及工程量統計

5.3 為地質災害防治決策提供科學依據

鉆孔數據可有效揭露地質災害發育區的地層巖性、軟弱面、軟弱帶、軟弱節理等信息，是地質災害防治的基礎數據。利用鉆孔數據分析隱患點、掌握災害地質體的特征、穩定性和發展趨勢，及時地為綜合分析四川省地質災害發生危險性、論證地質災害防治的可行性提供依據，輔助制定科學合理的災害防治方案（郭禮波等，2022）。

近年來隨著全球氣候的反常、人類工程活動的加大，地質災害的發生頻次明顯增加，影響范圍不斷擴大，崩塌、滑坡、泥石流等已成為我省最常見的地質災害，對人民的生命和財產構成越來越嚴重的威脅，直接影響國民經濟持續發展和社會安定，城市建設和大型設施的防災減災工作已變得越來越重要和迫切。四川省重要地質鉆孔數據庫廣泛集成我省地質災害頻發區、高風險區鉆孔數據，可為防災減災，處置各種突發事件提供必要的基礎資料。

6 結語

全球已進入數據時代，地質鉆孔資料作為國家寶貴的基礎資源之一，其二次利用的缺失間接造成了國家基礎資源的巨額浪費。四川省重要地質鉆孔數據庫，以及四川省重要地質鉆孔數據庫服務平臺和展示平臺的建設，不僅防止了國家寶貴基礎資源的流失和浪費，亦為國家經濟建設的宏觀決策、遠景規劃的制定以及推動我省國民經濟建設和社會發展提供了重要基礎數據。對鉆孔資料開展二次挖掘利用，可有效圈定礦產勘查遠景區、找礦靶區，預測潛在的地質風險范圍等，減少重復工作，節約資金投入，減少地質工作盲目性，降低地質工作風險，顯著提高地質工作效率，對于地質找礦、地質災害防治和地學研究等具有重要的經濟價值和科研價值。對國家經濟建設的宏觀決策、遠景規劃的制定以及推動國民經濟和社會發展提供了基礎性資料。