四川省重要地质钻孔数据库成果的建设与应用

张雄，文辉，张堃，雷传扬1，3，，刘芮君

（1.四川省综合地质调查研究所，成都 610081；2.四川省智慧地质大数据有限公司，成都 610081；3.稀有稀土战略资源评价与利用四川省重点实验室，成都 610081；4.四川省地质大数据中心，成都 610072）

提要：四川省历时7 年建立了四川省重要地质钻孔数据库，该数据库由图表数据库和属性数据库两部分组成。其中图表数据库涵盖67086 个地质钻孔的基本信息，以“三图一表”的形式进行表达，属性数据库包含8537个地质钻孔，包括钻孔工程信息、钻孔地质信息、样品测试数据等相关数据项。钻孔数据已在全国重要地质钻孔数据库服务平台、四川省重要地质钻孔数据库服务平台、四川省重要地质钻孔数据库展示平台上集成与展示。在该数据库建设成果的基础上，通过数据结构分析及可视化处理功能，实现了对成果的统计分析，并对城市规划与地下空间开发、重大工程选址、安全生产与应急救援等应用场景进行了模拟，在应用场景模拟中，通过数据清洗与挖掘、三维地质建模、地质三维分析等功能，实现了地质数据的二次开发利用，提高了四川省地质资料数字化、信息化水平，增强了地质数据的社会显示度。

钻孔资料是各类地质勘查工作形成的重要基础信息，完整的钻孔资料包括钻孔点位信息、分层信息以及各类测试和动态监测数据，具有重要的科学价值和社会价值，是地质信息化建设的重要对象（梁银平等，2020；马朝阳等，2021；李斌等，2022；雷传扬等，2022）。为充分发挥地质资料服务功能，进一步提高地质资料数字化、信息化水平，2009 年原国土资源部提出地质资料信息服务集群化产业化工作思路。为进一步提高地质钻孔资料的服务效率，完善地质资料信息共享机制和社会服务体系，2013 年原国土资源部在全国范围内开展重要地质钻孔数据库及服务平台建设工作（姜丽萍等，2019）。

1 重要地质钻孔数据库建设的重要性

地质钻孔资料具有客观性、基础性、专业性等特点,是国家的宝贵财富，对政府宏观决策、制定远景规划、推动国民经济和社会发展具有重要的基础数据支撑作用，特别是为我省开展基础地质研究、国土资源调查评价、矿产勘查开发、水工环勘查、地质灾害防治、国土整治、城市规划与建设等提供基础数据支撑，对提高区域地质认识，完善资源评价理论和方法等具有重要意义。

建国以来，全省投入了大量资金，开展了不同程度的地质调查工作，形成了大量可靠、珍贵的钻孔资料。据初步统计，截至2012 年底，全省钻探总进尺超过1 000×104m（不包括油气行业），涉及基础地质、矿产地质、水文地质、工程地质、灾害地质等。钻探工作主要集中在我省重要成矿区带和重点城市重要城区，包括攀西地区、三江地区（四川部分）、川西北地区及成都经济区等。

长期以来，钻孔的原始资料和实物资料分散保管在各项目承担单位，未实现集中管理、统一整理和深入分析，更未利用信息技术建立钻孔数据库有效服务于找矿突破战略行动和政府规划决策。这些实物资料和数据资料都在较为简陋的环境和条件下保管与存储，许多岩芯和纸介质记录已濒临毁灭。因此，为尽快抢救这些宝贵的数据资源，开展我省重要地质钻孔数据库建设工作已迫在眉睫。

2 重要地质钻孔数据库建设存在的问题

四川省重要地质钻孔数据库是实现四川省地质调查信息化的基础，也是提高已有地质工作成果资料利用率的重要途径，是地质工作社会服务功能的重要体现，但其建设尚存在以下问题：

（1）地勘单位历经多次改革，地质资料汇交制度不完善，管理不规范，档案清理难度极大。

（2）随着地勘经济发展，各单位对信息资料重视程度加大，提高了资料共享成本，增加了项目成本。一些地勘单位为了保留区域地质工作开展优势，不愿共享资料。

（4）地质钻孔年代跨度长达七十余年，不同时期技术规范不统一，资料表达形式多样，专业覆盖范围广，矿种多，数据表达不规范，统一标准困难。

（5）技术规范不完善，软件升级不及时，以致项目工作重复、返工，加大了项目实施的整体工作量。

3 重要地质钻孔数据库建设技术方法

基于《全国重要地质钻孔数据库建设工作技术要求（试行）》，结合我省实际，优化了钻孔数据库建设的步骤及流程，使其适用于我省钻孔建库的实际应用，实施路线见图1。四川省重要地质钻孔数据库建设工作内容主要包括七个方面：档案清理与收集、不可编辑图文数据库建设、可编辑属性数据库建设、各年度成果数据汇总、成果图件编制及四川省重要地质钻孔数据库展示平台建设及重要地质钻孔数据库共享服务。

图1 四川省重要地质钻孔数据库建库工作路线

4 成果展示

4.1 数据库成果

四川省重要地质钻孔数据库建设工作由省资料馆牵头，四川省地质调查院负责实施，全省各地勘单位配合，以《全国重要地质钻孔数据库建设工作技术要求（试行）》及《四川省重要地质钻孔数据库建设工作方案》为依据，采用省自然资源资料馆馆藏钻孔资料优先入库，保管在各地勘单位尚未汇交至省资料馆的钻孔资料后入库的建库顺序，清理了1954 年以来形成的重要地质钻孔项目调查成果。累计完成对省内128 家地勘单位分散保存的4 362 个项目钻孔资料的收集、整理和数据著录工作。

四川省重要地质钻孔数据库由重要地质钻孔图表数据库和重要地质钻孔属性数据库两部分构成。重要地质钻孔图表数据库入库项目4 362 个，涉及钻孔67 086 孔，以矿产、工程钻孔为主（矿产勘查钻孔36 689 孔、工程勘查钻孔26 791 孔、地质灾害调查钻孔2 437 孔、水文勘查钻孔1 001 孔、环境地质调查钻孔75 孔、基础地质钻孔65 孔、地质科学研究钻孔3 孔、其他类型钻孔25 孔），入库资料以“三图一表”的形式进行表达，包括勘查区平面布置图9 472 张、勘探线剖面图32 304 张、钻孔柱状图74 762张及样品测试分析表33 199 册（表1），以及成果报告及各类附件452 017 余张，数据量2.36 TB。

表1 四川省重要地质钻孔数据库建设情况表

重要地质钻孔属性数据库完成对8537 孔钻孔属性数据的录入，主要涉及矿产勘查钻孔、工程勘查钻孔和水文勘查钻孔，其中矿产勘查钻孔录入数据主要包括钻孔基本信息、钻孔回次数据、钻孔孔深校正及弯曲测量数据、钻孔结构数据、钻孔分层数据、钻孔地质综合数据、钻孔标本采样数据、钻孔劈心样数据、钻孔基本化学分析数据、钻孔物相分析数据、钻孔重测定数据、钻孔组合分析数据、钻孔岩石样品全分析数据、钻孔测井曲线层数据、钻孔测井曲线点数据等；工程勘查钻孔录入数据主要包括钻孔基本信息，以及一系列工程地质力学参数统计信息（钻孔标准贯入、动力触探实验数据、岩石物理力学试验数据、室内土工试验数据、土物理力学性质指标分层数据、钻孔工程地质信息数据、钻孔波速测试数据和钻孔测井曲线数据）；水文勘查钻孔录入数据主要包括钻孔基本信息、钻孔地层岩性数据、钻孔结构数据、钻孔抽水试验数据、钻孔水质分析数据和钻孔电测井数据等。

四川省重要地质钻孔数据库建设首次完成了对全省重要地质钻孔资料的收集，首次完成了对全省重要地质钻孔“三图一表”及相关资料的收集及电子化工作与入库，按照全国重要地质钻孔数据库建设工作技术要求（试行）将历史钻孔资料转换为永久留存的电子档案，抢救了大量濒临毁灭的纸质资料。实现了对全省范围内不同年代、不同专业、不同单位分散保管的各类地质钻孔资料进行规范化、标准化、信息化管理，有利于提升我省的地质资料管理能力，进一步推进地质资料社会化共享服务工作，提升地质资料的服务能力和社会化利用程度。

一般认为，盗窃罪的行为手段具有“秘密性”，此处的“秘密性”有主观和客观之分。主观上的秘密性是指行为人自我主观认为窃取行为不为外界所知道;客观上的秘密性是指在秘密空间状态下行为人的偷窃行为不为他人所知晓。无论是“主观秘密性”还是“客观秘密性”，只要符合一种就满足秘密性的要求。［6］盗窃行为的秘密性指的是行为人破坏受害者对于财物的原占有关系，从而建立起行为人对财物的新的控制支配关系，这一过程具有隐秘性，不为被害人所知悉。

4.2 图件成果

以四川省行政区划图为底图，将已入库的4 362 个重要地质钻孔项目工作范围和67 086 个重要地质钻孔进行显示，形成了全省规模的、可靠的《四川省重要地质钻孔项目工作范围分布图》和《四川省重要地质钻孔按类型分布图》，图件可清晰显示我省范围内涉及重要地质钻孔项目的工作范围和不同类型钻孔的分布情况，同时可以按行政区实时查询工作区和各类钻孔的属性信息（图2、图3），方便政府部门、企业、社会大众查询四川省重要地质钻孔项目工作范围及钻孔种类分布的总体情况，为实现钻孔数据的在线查询和下载奠定了数据基础。

图2 四川省重要地质钻孔类型分布图

图3 四川省重要地质钻孔项目工作范围分布图

4.3 平台成果

地质钻孔数据作为一种应用广泛的基础数据，为充分发挥其对相关行业的支撑作用，加快推动其在相关行业中的应用，结合省资料馆发展战略、管理需求，以及已有信息化基础，在“四川省重要地质钻孔数据库”的基础上首次搭建了“四川省重要地质钻孔数据库展示平台”，实现了对“四川省重要地质钻孔数据库建设项目”中已入库数据的查询、统计、展示和分析，以及对钻孔数据的二次挖掘利用（图4），为用户提供有利的数据支撑，帮助用户发现问题、总结规律、掌握趋势，深化了地质钻孔与信息化技术的深度融合，推动了业务能力提升，为全省地质成果资料的信息共享打下了基础。

图4 四川省重要地质钻孔数据库展示平台

4.4 进展

四川省重要地质钻孔数据库的建成，是我省地质钻孔资料管理和服务工作的一项重大进展，奠定了地质钻孔资料对外提供网络化服务利用和提高地质钻孔资料利用效率的基础。通过四川省重要地质钻孔数据库的建设，基本摸清了目前我省保管的所有地质钻孔的类型、数量、分布位置、孔深、孔径、施工单位、保管单位、岩矿分析化验结果等相关信息。

（1）为地质找矿突破及政府规划决策提供了基础支撑

项目首次对分散保存在省资料馆、全省各地勘单位的钻孔资料状况进行了全面梳理，理清了我省1954 年以来开展钻探工作获取的重要地质钻孔资料，获得了首份四川省重要地质钻孔项目台账，为地质钻孔数据务于地质找矿突破和政府规划决策提供了基础支撑。

（2）有效地抢救了濒临毁灭的宝贵地质钻孔资料

项目按统一标准和要求，系统收集和整理了我省整装勘查区、重要成矿区带和重要城市重要城区的钻孔资料，包括基础地质、矿产勘查、水文地质、工程地质、环境地质、灾害地质等类型的钻孔资料，通过电子化、著录和集成，建成了首个四川省重要地质钻孔数据库。钻孔资料多为纸介质记录，简陋的保管条件使得许多宝贵的地质勘查资料濒临毁灭，项目尽最大努力依照规范对资料进行了修复，有效地抢救了存毁边缘的珍贵信息。

（3）实现了四川省重要地质钻孔资料的信息化管理

开辟性地建成了首个全省规模的四川省重要地质钻孔数据库服务平台和展示平台，及时向社会提供服务。不仅防止了国家宝贵基础资源的流失和浪费，亦为国家经济建设的宏观决策、远景规划的制定，以及推动我国国民经济和社会发展提供了重要基础数据。

5 成果应用

四川省重要地质钻孔数据库涵盖矿产勘查、工程勘查、地质灾害调查、水文勘查、环境地质调查、基础地质、地质科学研究等多种类型钻孔，相关成果的分析与应用可以为城市规划与地下空间开发、重大工程选址、安全生产与应急救援等方面提供基础数据支撑（陈力琦等，2020；曾敏等，2021；雷传扬等，2022）。

5.1 支撑三维地质模型构建

近年来，随着三维地质建模及可视化技术的快速发展，在传统地矿行业已广泛应用，如矿山三维建模、三维油藏地质建模等。城市地质三维建模方面，上海、北京、天津、广州、南京、杭州等城市率先应用城市地质调查成果开展试点，系统建设了城市区域三维地质结构模型，以此为支撑搭建了三维可视化城市地质调查信息管理决策平台和面向公众的城市地质信息服务系统，取得了良好的社会效益。

借鉴试点城市取得的成功经验，四川省重要地质钻孔数据建库根据区域发展规划，在城市拟建设范围内重点采集水工环等与城市地质密切相关的钻孔资料，尤其着眼于各地新设的开发区、新区、产业集聚区等集中高密度开发的区块，建成侧重点明确、数据详实、内容丰富的基础地质数据库，主动服务省内大中小城市三维地质建模与可视化应用，为城市地质工作中遇到的各种问题提供更为科学的解决方案（刘顺昌等，2016；陈力琦等，2020）。

2017 年四川省地质调查院利用四川省重要地质钻孔数据库钻孔柱状图、实测钻孔物性等数据开展天府新区成都直管区（300 km2）1︰1 万地下空间地质调查（30 m 以浅）项目。根据项目范围，从数据库中筛选出4725 孔点位信息、分层信息、各类测试数据和物理力学参数等要素相对完整的钻孔数据用于工作区三维地质模型构建，涉及工程地质钻孔、水文地质钻孔、浅层地温能钻孔等多种类型，以孔深小于40 m 的工程地质钻孔为主。城市级三维地质建模首选孔深≥40 m 的钻孔，孔深＜40 m 的钻孔则作为区内第四系地层精细刻画的补充数据。据地层统一划分标准体系，对钻孔数据进行标准化，建立了有效钻孔数据库（李德东等，2021；李斌等，2022），用于城市级三维地质模型的构建（图5）。按剖面查询到钻孔柱状图，100 m 间距选取代表性钻孔进行数据整理和分层，结合地形和地质资料，生成剖面，在此基础上建立了三维地质建模（图6），大大增加了三维模型的精度和实用性（严俊等，2015）。

图5 城市级三维地质模型构建流程图

图6 钻孔数据直接生成典型剖面用于三维建模

5.2 辅助重大工程选址

通过钻孔资料构建重大工程建设区域的的三维地质模型，可直观反映建设区地层岩性及不良地质问题等相关信息，帮助技术人员挖掘潜在的地质信息，评估区域工程地质条件，辅助工程建设选址（胡飘野等，2021；刘跃成等，2022）。四川省地质调查院利用四川省重要地质钻孔数据库钻孔柱状图、实测钻孔岩芯物性等数据构建了成都市全域三维地质模型，通过三维地质模型虚拟开挖功能，对拟建设工程进行模拟施工分析。如建设某公路，需要在大邑县境内施工一隧道，隧道设计双向两车道，车道宽度为7.5 m，侧向宽度（左侧0.5 m，左侧1 m），两侧检修道各0.75 m，隧道建筑限界净高10.5 m。通过对成都市三维地质模型进行隧道虚拟开挖（图7），获得了隧道虚拟开挖过程中可能遇到的地质问题和土石方量等与工程设计密切相关的数据。

图7 某公路隧道虚拟施工示意图

隧道所在地区高程在3 000～3 500 m 之间，高差起伏较大，施工隧道全长8 252.97 m。从隧道南西1#进口至281.13 m，为黄铜尖子组，岩性层为片岩、石英片岩夹变质英安岩及灰岩等，岩石多为片状，容易发生垮塌；281.13～1 308.54 m 为正长花岗岩，岩石坚硬，施工过程中容易发生岩爆等工程地质问题；在1 308.54 m 附近发育-以断裂界面，对正长花岗岩的破坏性很明显，使岩石破碎，施工过程中容易诱发垮塌；1 308.54～1 463.20 m 为正长花岗岩，仍需注意岩爆这一工程地质问题；1 463.20～2 578.23 m 为梁山组—阳新组，岩性层为薄层状页岩、块状灰岩，局部夹煤层，该地质体整体稳定较差，尤其是薄层状页岩在施工过程中容易发生顺层滑脱；在2 578.23 m 附近发育-断裂界面，对梁山组-阳新组中页岩、灰岩等的破坏性十分明显，使薄层状页岩和块状灰岩更加破碎，施工过程岩石整体稳定性遭到破坏，极容易诱发垮塌；2 578.23～3 700.94 m 为梁山组—阳新组，施工时容易发生顺层滑脱；3 700.94～4 972.52 m为观雾山组，岩性层为中厚层状、块状灰岩、白云岩，岩石的硬度较高，施工过程中容易发生岩爆等工程地质问题；4 972.52～5 507.77 m 为吴家坪组，岩性层为砂岩、粉砂岩夹灰岩，受构造挤压变形，岩石较破碎，施工过程岩石整体稳定性遭到破坏，容易诱发垮塌；5 507.77～7 374.88 m 为须家河组，岩性层为粉砂质泥岩、粉砂岩、砂岩夹砾岩，受构造挤压变形，岩石破碎明显，施工过程岩石整体稳定性遭到破坏，容易诱发垮塌；7 374.88～8 252.97 m 为飞仙关组，岩性层为薄层状砂质泥岩、砂岩夹白云岩及白云化灰岩，受构造挤压变形，岩石破碎明显，施工过程岩石整体稳定性遭到破坏，容易诱发垮塌。本次通过三维虚拟施工隧道，获得了隧道可能遇到地质问题及工程量统计。详细统计数据见表2。

表2 某隧道虚拟施工可能遇到地质问题及工程量统计

5.3 为地质灾害防治决策提供科学依据

钻孔数据可有效揭露地质灾害发育区的地层岩性、软弱面、软弱带、软弱节理等信息，是地质灾害防治的基础数据。利用钻孔数据分析隐患点、掌握灾害地质体的特征、稳定性和发展趋势，及时地为综合分析四川省地质灾害发生危险性、论证地质灾害防治的可行性提供依据，辅助制定科学合理的灾害防治方案（郭礼波等，2022）。

近年来随着全球气候的反常、人类工程活动的加大，地质灾害的发生频次明显增加，影响范围不断扩大，崩塌、滑坡、泥石流等已成为我省最常见的地质灾害，对人民的生命和财产构成越来越严重的威胁，直接影响国民经济持续发展和社会安定，城市建设和大型设施的防灾减灾工作已变得越来越重要和迫切。四川省重要地质钻孔数据库广泛集成我省地质灾害频发区、高风险区钻孔数据，可为防灾减灾，处置各种突发事件提供必要的基础资料。

6 结语

全球已进入数据时代，地质钻孔资料作为国家宝贵的基础资源之一，其二次利用的缺失间接造成了国家基础资源的巨额浪费。四川省重要地质钻孔数据库，以及四川省重要地质钻孔数据库服务平台和展示平台的建设，不仅防止了国家宝贵基础资源的流失和浪费，亦为国家经济建设的宏观决策、远景规划的制定以及推动我省国民经济建设和社会发展提供了重要基础数据。对钻孔资料开展二次挖掘利用，可有效圈定矿产勘查远景区、找矿靶区，预测潜在的地质风险范围等，减少重复工作，节约资金投入，减少地质工作盲目性，降低地质工作风险，显著提高地质工作效率，对于地质找矿、地质灾害防治和地学研究等具有重要的经济价值和科研价值。对国家经济建设的宏观决策、远景规划的制定以及推动国民经济和社会发展提供了基础性资料。