摘要
在现行的DZ/T 0078-2015《固体矿产勘查原始地质编录规程》中,发现其有十几处失察的错误。较典型的有:在对岩、矿层的厚度计算中,其给出的是其不完善的厚度计算公式,有时会计算出为负数的厚度值;在其示例的地表工程素描图中,其素描的岩层产状、刻槽样均不正确等;在其示例的钻孔地质记录格式表中亦有岩性分层的真厚度远大于其钻探进尺的原则性错误等。本文为给固体矿产勘查原始地质编录提供正确的规范作用,针对该规程中所发现的上述典型错误进行了探讨和论证,同时给出了正确的计算矿体厚度公式和相应示例图、表中的错误的修正建议,为进一步提高其固体矿产勘查成果的质量上具有积极意义。
Abstract
In the current DZ/T 0078-2015 Procedures for original geological record of solid mineral exploration, we found that there were more than a dozen errors in its negligence. The typical errors are: in the thickness calculation of rock and ore seam, it gives its imperfect thickness calculation formula, and sometimes calculates the thickness value as a negative number; In the surface engineering sketch of his example, the sketches of the rock formation and the location of the sample are incorrect; In the example drill geological record format table, There are problems such as errors in principle that the true thickness of the lithological stratification is much greater than the drilling scale. In this paper, all problems found in the procedure are discussed. Therefore, it is recommended to correct the errors in the formula for calculating ore body thickness in the procedures, the corresponding example figures and tables, as so to provide the correct normative role for the original geological record of solid mineral exploration.
0 引言
行业标准规程是为保证其行业工作质量所必须遵守的法规,在法规中的关键点处出错就是失察,就会影响到最终提交其行业工作成果的质量。在现行已达8年的中华人民共和国地质矿产行业标准 DZ/T 0078-2015《固体矿产勘查原始地质编录规程》(以下简称《规程》)中,现发现有多处会影响其勘查成果质量的错误。本文开展对其进行探讨并建议对该《规程》进行修订,这对促进固体矿产地质勘查工作成果质量上的进一步提高,应有一定的积极的现实意义。
1 对《规程》中有待讨论之处的探讨
1.1 对岩、矿层厚度计算公式的讨论
对该厚度计算,现复述《规程》中原文如下:
表1表18钻孔地质记录格式

“3.8.5岩矿层厚度计算
探矿工程及剖面中岩矿层厚度计算推荐公式:
a)真厚度
(1)
(2)
b)水平厚度
(3)
c)铅直厚度
(4)
式(1)~(4)中:Mz—真厚度;MP—水平厚度;Mc —铅直厚度;L—工程中岩矿层长度(样长或样品段长度);α— 岩、矿层倾角;β—工程(样槽)倾角或坡度(工程与水平线夹角);γ—工程(样槽)方向与岩、矿层走向的夹角;δ—工程截穿岩矿层时的天顶角 (工程与铅垂线夹角)。
当工程与矿体倾向相反时用“+”号,同向时用 “-”号;岩矿层产状较稳定者,采用平均产状换算; 矿体形态、产状变化较大者,采用工程中岩、矿层的产状换算。”上述公式的失察错误,就在于其有时会计算出的其真厚度值MZ<0。如在工程与矿体的两倾向相同向时(简称为“相同时”,否则为“相反时”),就会计算出真厚度值 MZ<0。现对其证明如下:
在此式(1)与式(2)中,如在其“相同时”,在两式中用“-”号连接后,如取其岩、矿层的走向与其工程倾向的夹角 γ= 90°致其 sinγ=1,则此时的两式便可分别化简成如下的式(5)与式(6):
(5)
(6)
现将其两角和差的三角函数的公式定理:
cos(α+δ)=cosα·cosδ-sinα·sinδ
sin(α-β)=sinα·cosβ-cosα·sinβ
相应代入式(5)、(6)中,则可相应得式(7)、(8):
(7)
(8)
对在式⑺中,当其(α+δ)<90°时,因此时其 cos (α+δ)>0,将此余弦值代入式中便可得出:
(9)
而在式⑻中,当其β>α即α-β<0 时,因此时其 sin(α-β)<0,将此正弦值代入式中便可得出:
(10)
由以上结果可知:该《规程》中所推荐的计算真厚度公式,会在“相同时”:对式(1)在其(α+δ)<90° 与对式(2)在其 β>α 的条件下,也就是其施工的几何模式可简单地概括为:是其工程样槽(或钻孔)是在从岩、矿层的顶板由上向下到其岩、矿层的底板方向进行的这一常规的施工下,此时则会得出其 MZ<0;同样,如此时其 γ≠ 90°时其 sinγ<1,故致在原公式中的前项中,则会较 γ=90°其 sinγ=1 时的前项值要小,故导致其此时计算的 MZ则会较其在 γ= 90°时的值要小。
1.2 其附录 A 主要图件的图式及内容中的讨论
1.2.1 对其图A.1实测地质剖面图的错误
在其《规程》的附录A(规范性附录)固体矿产勘查原始地质编录中主要图件的图式及内容(以下简称:<图式及内容>)中,对其 A.1 实测地质剖面图:××县青垅山下三叠统塔山组(T1t)实测地质剖面图中的错误为:
其图名下的线比例尺约 7 mm 代表100 m,而在图面中高程与其水平两标尺的线比例实际却为:约 37 mm代表100 m,其两者的比例相差了约5倍。
1.2.2 对其图A.3探槽素描图的商榷
在其<图式及内容>中的A.3探槽素描图“××矿区TC301探槽素描图”中的错误:
首先是缺了探槽基点(起点处)对坐标的记录表述内容;其次对岩层的产状素描的失真太大,典型的有对 6 号点岩层分界处 16°的倾角却素描成其倾角达 45°左右;第三缺了其在 6号与 7号点间这一段的岩层的岩性图例;第四是在 8 号点左侧的地表处有 ZK80 的标注,但图中却缺了对其钻孔的位置及剖面上对钻孔的标注。
1.2.3 对其图A.4浅井素描图的商榷
在其<图式及内容>中,对其 A.4 浅井素描图,即:×× 铝土矿区 QJ1601 浅井素描图中值得讨论之处为:
首先是缺了其对井口基点的标注及对该基点测量坐标的记录内容;其次是对井深标尺的起点不与井口基点挂钩而悬空,如何能素描其井壁岩矿层界线呢,而且在图上其井深标尺的比例又与其图名下的比例尺的比例有差别;第三是对图中的铝土页岩层底板界标出的产状为倾向 165°、倾角 26°,但素描在此为 140°方向的第一壁(北东壁)上,却对此铝土页岩层的底界产状素描成从左到最右是由低到高并在北东壁与南东壁的转折处达到了其最高点、而在南西壁与北西壁的转折处又下降成为其最低点,故从最高点与其最低点连线的方向就是其倾向知,其所素描的该倾向 275°左右,造成了与其所标注岩层产状的 165°倾向相差了约 110°;第四是图上对 H3刻槽样明显地是素描成跨越了两不同的岩性层采成一个化学基本分析样。
1.3 对其相关表中的讨论
1.3.1 表18钻孔地质记录格式示例中的商榷
对《规程》在其 9.4.4 地质观察、分层与记录中的e)地质分层与记录格式中的表18(对表18的复述可见上表1)中的严重失察:首先是分层真厚度大于了分层进尺,如对其 1 号分层的钻探进尺与孔深均为 50.38 m,但其分层的真厚度却达 61.69 m(分层厚度应≤其分层钻探进尺的);其次是对分层采取率的计算错误,如在其 8 号分层中:由自 35 回次中的岩心长2.4 m至36回次中的岩心长3.4 m组成该分层的岩心长计为5.8 m,而其分层进尺为4.1 m又远小于其岩心长 1.7 m,但其分层岩心的采取率却为 93%;第三是在第 6分层中,对标本样品编号 H1-13 实际应是 H11-13 才对;第四是表中无分层的岩心长原始记录一列,不便检查其采取率计算的对错。
1.3.2 对表B.9钻孔弯曲投影点计算表的商榷
对在其《规程》附录B(规范性附录)固体矿产勘查原始地质编录中主要用表格格式中,其表 B.9钻孔弯曲投影点计算表(为不赘述,未附原表,需者可见原文)中值得讨论:首先是在该表框上方的左上角处的其作为基准的“钻孔设计方位角(γ ')”却成为“钻孔设计方位夹角(γ ')”,因在表中的第 6列就是计算该钻孔设计方位角与施工后该钻孔实际的方位角之两角间的其夹角γ(即γ=γ'-γ″)值的;其次是对表中的第 9 列名称,用了 a = L·cosα 公式作列名,则与其它均有文字内容的列名名称的形式不类同,感觉此列在表中成为列名中的另类也不妥。
1.3.3 对其表中列名上对其计量单位表述的商榷
对《规程》附录中所列出的其各示例表中,各表在列名中对计量单位的表述均不一致:多数的表中是用斜线下加字符的方式表述其计量单位的,少数的表也有用加括号的方式表述的,如表 B.1实测地质剖面记录表,还有表 B.9又是计量单位与计算公式混在一起表述其列名的。如按新的 GB/T1.1-2020《标准化工作导则第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则》(以下简称《规则》)中的要求表述,则上述的两表以及与表B.17及表B.18中对其矿样重量、排水体积与大、小体重列名中对计量单位的表述也均是不恰当的。
2 推荐的其对岩、矿层真厚度计算的公式
2.1 对岩、矿层真厚度的计算公式
对于该《规程》中所给出的对岩、矿层真厚度计算的综合公式,虽然是建国后各相关规程与教材中所传统采用的计算公式,但该公式却是不能完全正确地可对在各条件下施工中进行对其岩、矿层计算其真厚度的。李海光和李佼(2016)及李海光等 (2021)曾对其真厚度计算问题从理论到实际均进行了深入的探讨,从而证明了其以往各规程与教材中给出的计算真厚度公式并不完全正确。现对分别用天顶角与用此天顶角的余角(即工程倾角)参数导出的两计算岩矿层的真厚度综合公式(为便于与规程中公式对比,本文对其原公式对其钻孔中的:岩、矿心长除以其采取率的该项现用了其等值的样长 L,对天顶角现用了其 δ,对工程样槽或岩矿心的倾角现用了其β表示后,现介绍如下:
(11)
(12)
在式(11)、(12)中,M 为岩、矿层真厚度(m);L 为岩、矿心样长(m);α为岩、矿层的倾角(°);δ为钻孔钻穿岩、矿层处的天顶角(°);β 为工程样槽(或岩、矿心)的倾角(°);γ为工程样槽(或钻孔钻穿岩、矿心处)的倾向方位角与其岩、矿层倾向方位角之两方位角差(或两倾向方位差)的代数值(°)。
2.2 其推荐的真厚度计算公式的数理依据
对上两式计算真厚度公式的推导,现简略介绍其推导思路与方法及数理依据如下(原文的具体推导过程此处不再赘述):
在勘查施工中,通俗地讲不外乎其只有在“相反时”条件下的1种与“相同时”的条件下所出现的2 种共计其 3 种施工的几何模式,对此故可分别导出相应的该3种计算其真厚度的分公式如下:
1)在“相反时”计算真厚度的分公式:
对此在“相反时”施工的几何模式可描述为:对其工程样槽(或钻孔钻进)是在由上向下从其岩、矿层的顶板到其岩、矿层的底板方向进行施工的,此时其有:270°>|γ|> 90°,在此几何模式下的计算其真厚度的分公式为:
(13)
(14)
在式(13)、(14)中,其在有的规程与教材中是变通地对 γ 采用了其两倾向线间的锐夹角使用的,有的公式对该参数虽没指明这一点,但实际上也只有如此使用对γ的取值才能保证在此“相反时”时其计算真厚度的正确结果,这一变通一直是其在规范、规程及相关高校教材中对计算真厚度公式的其不严谨之处,否则就保证不了其在规程、规范中计算真厚度公式中是用“+”的连接。
2)在“相同时”计算真厚度计有两分公式:
(1)对工程样槽(或钻孔钻进)是由上向下从其岩、矿层的底板到其岩、矿层的顶板方向进行施工的几何模式下:其|γ|< 90°、δ+α> 90°或相应地 β< α ,此时计算其真厚度的分公式则为:
(15)
(16)
(2)对工程样槽(或钻孔钻进)是在从其岩、矿层的顶板由上向下到其岩、矿层的底板方向施工的几何模式下:其|γ|< 90°、δ+α< 90°或相应地β >α,此时计算其真厚度的分公式则为:
(17)
(18)
对以上这3种几何模式施工下的其计算真厚度的 3 个分公式在进行正确的综合后,便成为本文所推荐的真厚度计算公式:
(19)
(20)
在上两式中,因对其 γ 是按两倾向方位角之差的代数值所取值的,故也就不存在需其人工对公式中连接“+”“-”符号的选择问题了。
如要对以上两所推荐的计算真厚度综合公式实现解决对其真厚度的全部计算问题,则只要对其在无倾向关系的特殊情况作其如下特殊处理则可:
①在当α=0°时,可视其为:γ= 0°,将其分别代入其两式中则分别可得:
M=L·cosδ或 M=L·sinβ;
②当α=90°时,对矿层的倾向可视为:矿层走向-90°;将其分别代入其两式中则分别可得:
M=L·|sinδ·cosγ|或M=L·|cosβ·cosγ|;
③当 δ=90°或 β=0°时,可视其样槽(或钻孔)的施工方向为其倾向,将其分别代入其两式中均可得:
M=L·|sinα·cosγ|;
④当 δ= 0°或 β=90°时,可视为 γ= 0°,将其分别代入其两式中均可得:
M=L·cosα。
2.3 从两高校教材中的岩矿层计算公式对其正确性的佐证
对其各相关规程中所提供的其一直延续至今只能片面计算真厚度的传统综合公式,均因其是没有对在“相同时”的其 2种几何模式下施工的其有 2 个不同的真厚度计算分公式给全部与“相反时”的计算真厚度的分公式一并正确地全部综合所致。现以两不同年代的高校教材中的公式为例说明如下:
早在 1984 年,由地质出版社(北京)出版了《找矿勘探地质学》的高等学校的教材中(侯德义, 1984):在其第 335 页上有:“当钻孔截穿矿体处(此处原文配有括号图11-26),钻孔倾斜方向不垂直矿体走向时,矿体厚度按下式计算:
(21)
式(21)中:l—矿心长度(m);n—矿心采取率 (%);α—钻孔截穿矿体时的天顶角;β—矿层的倾角;γ—钻孔截穿矿体处方位角与矿体倾向的夹角(本文注,实际在相反时要用其与倾向线间的锐角夹角才能正确计算)。以上各式中(注,在原文中还列有垂直与水平厚度的计算公式)凡是钻孔倾斜方向与矿体倾斜方向相反时,前、后两项间为正号连接;否则为负号连接。”
2011 年,由地质出版社(北京)出版了《矿产勘查学》(第三版)国家级规划高校教材(叶松青和李守义,2011),在其第230页上有:(二)钻孔中矿体厚度的测定中的第 3 行:“一般情况下,钻孔截穿矿体处(原文此处配有括号图8-8),矿体真厚度按下式计算:
(22)
式(22)中:l 为矿心长度(m);n 为矿心采取率 (%);α 为钻孔截穿矿体时的天顶角;β 为矿体的倾角;γ 为钻孔截穿矿体处钻孔倾向线与矿体倾向线所夹的锐角。以上各式中(注,原文含铅垂与水平厚度公式),凡钻孔倾向与矿体倾向相反时,前后两项为正号连接;否则为负号连接。”
为方便与本文推荐的公式对比,如对以上两式中钻孔的其天顶角α、矿体的倾角β,分别替换为其本文所推荐公式中用的天顶角 δ、矿体的倾角 α 表示后,再对原式中的其矿心长除以其采取率的该项用其等值的样长 L 等量替代后,则其两教材中的以上两真厚度计算公式就可分别成为下两式:
(23)
(24)
因此经对以上两公式与同前述三种几何模式施工下的计算真厚度公式进行对比,就可知该两教材中计算真厚度公式的前一教材中的计算公式对其在“相同时”,只是综合进了其(1)的计算分公式,而丢了其(2)的计算分公式,而此后一教材中的计算公式则与前一教材中的计算公式的综合正好相反,也只是仅仅综合了进了“相同时”计算的其(2) 的计算分公式而丢了其(1)的计算分公式。于是只有对此两公式再进行其综合后,则可避免其各式中的不足的,就可得出其正确的并同所本文推荐的公式一致的其用天顶角参数计算真厚度的公式如下:
(25)
(26)
因此,上述是从另一视角佐证了本文推荐的计算真厚度公式是一正确的计算真厚度公式。
3 对《规程》中图、表的修改建议
3.1 对其相关图中的修改建议
对《规程》附录中的 A.1实测地质剖面图,应对该图名下的线比例尺的比例要与图面中的垂直线比例尺及水平标尺的线比例尺的比例相一致。
对《规程》附录中图的 A.3探槽素描图,建议对前述商榷的四点均要进行正确地修改。
对《规程》附录中的图 A.4浅井素描图,其工程测量的井口基点(原点)的图示以及与对其井口原点测量坐标成果的记录格式内容不能缺;对井深标尺的 0 点也应要与井口的测量原点(基点)等高,而垂直标尺的线比例也要与图名下的线比例尺相一致;而对岩层产状界线以及跨了两不同岩性成一个刻槽样的素描也均值得商榷。
3.2 对其相关表修改建议
3.2.1 对其表18及B.9表修改建议
对其《规程》正文中的其表18 钻孔地质记录格式示例中的多处错误应予以修正,并建议再增加上:分层岩心长这一列,则便于计算与检查其记录的原始分层的岩、矿心采取率。
对其《规程》附录中的表B.9钻孔弯曲投影点计算表上,在其表框上方其左上角处的其重要的设计基准称其:钻孔设计方位夹角(γ')应改为正确的:钻孔设计方位角(γ')。对表上第 9 列:a = L· cosα 的列名称,建议应在其式前加上:“倾向水平投影长” 作列名后,则可与表中前两列的其铅垂长的列名所对应外,从而也进一步明确了该列的实质内容。
另外,在现今野外勘查施工中,为尽量地减少扰动地表的生态环境,其设计采用在地表孔口一孔多钻即:在一个井口处向下进行其多方位施工倾斜钻孔已成为常态的情况下,故建议在修订中要增加上其对倾斜钻孔施工中对矿层底板处的地理坐标相关的计算表格内容,以便为计算深部与其浅部有产状变化后的矿体真厚度提供其计算的基础数据; 也建议在文字的相关内容中增加上对其岩心轴夹角的作用以及如何正确使用其的有关内容。
3.2.2 对其表上对列名中的计量单位表述的建议
对现《规程》中在表中表示其相应有计量单位记录的列名中,应按GB/T1.1-2020《规则》中要求的方式表述。如对列名中的表述在不分行的情况下,则需在文字后加斜线后加计量单位字符的方式表述;如分为两行表述列名,则上行为文字等、下行为计量单位字符的方式来表述,但要注意其列名中对上行的文字是不应出现有下划线的。
3.3 对正文文字中一些修改建议
在其《规程》中的正文中,有如下几点需建议修改:
其在第 1页上,对其 2规范性引用文件中,还出现有对引用 GB/T13908《固体矿产地质勘查规范总则》的规范编号标成为GB/T139082应改正。
其在第 4 页上,对其 3.5.2 地质分层的标题下其无任何的文字内容而直接接上其 3.5.3 至 3.5.7 应修改。如联系其后面标题下的内容,实际相应地对其 3.5.3 至 3.5.7 修改成为其 3.5.2 其下的 3.5.2.1至3.5.2.5更合适。
其在第 17页上的 5.10编制实际材料图的文字内容中,对其在b)中的内容已在其上条a)中的内容部分中所全部体现,故对此重复也需修改。
还有对其文中第 28 页上的表10:××矿区 TC02 探槽编录误差及处理表中,在其表格列名下方的下一行中,其有部分的列中又出现有了其字符a与b及其计算公式的列名这一表述方式也应斟酌修改。
4 结论
(1)现行的国家地质矿产行业标准中对固体矿勘查的有关规范、规程中,一直存在历史性延续下来的对计算岩、矿层真厚度计算公式不完善为代表的值得商榷之处,建议对该《规程》实施修订。
(2)对《规程》中的上述值得商榷之处开展探讨,提出了以下建议:①在进行原始地质编录中,对岩矿层的真厚度应按本文推荐的真厚度计算公式; ②对其编录图、表中,不应按《规程》中不完善的示例图、表作标准;③对相关的计算表的格式,在编录中也应符合GB/T1.1-2020《规则》中相应要求的建议。
