美國(guó)大學(xué)地質(zhì)填圖教育的一些啟示

張 達(dá)

( 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京)

地質(zhì)圖是我們用來(lái)了解地球的最重要和最有價(jià)值的工具。隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展以及對(duì)地球資源與環(huán)境的依賴性逐漸增強(qiáng)，地質(zhì)圖用途越來(lái)越廣，以至于在發(fā)達(dá)國(guó)家，地質(zhì)圖已經(jīng)成為公眾需求度較高的科學(xué)產(chǎn)品。地質(zhì)填圖是地質(zhì)圖形成過(guò)程的唯一途徑，同時(shí)也是地質(zhì)工作中最基本的環(huán)節(jié)。因此地質(zhì)填圖工作的水平，直接影響到利用地質(zhì)圖進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用的成果。絕大部分地質(zhì)填圖人員都經(jīng)歷過(guò)系統(tǒng)的大學(xué)階段的地質(zhì)填圖理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和野外實(shí)踐的訓(xùn)練，因此大學(xué)在培養(yǎng)地質(zhì)填圖人才過(guò)程中負(fù)有重任。這就要求學(xué)校必須形成一套比較系統(tǒng)的針對(duì)大學(xué)生的地質(zhì)填圖教育思想及培養(yǎng)方式，特別是地質(zhì)填圖過(guò)程中積極的科學(xué)思維及先進(jìn)的地質(zhì)填圖方法和手段是提高地質(zhì)填圖水平的重要保障。

美國(guó)及歐洲的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查起步較早，地質(zhì)填圖基礎(chǔ)理論及填圖技術(shù)方法處于國(guó)際先進(jìn)行列，也非常重視通過(guò)大學(xué)培養(yǎng)高水平的地質(zhì)填圖人才。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 ( USGS) 發(fā)布的 美 國(guó) 國(guó) 家 合 作 地 質(zhì) 填 圖 計(jì) 劃 ( National Cooperative Geologic Mapping Program) 、《NCGMP 2007 ～2011 年計(jì)劃草案》明確表明要通過(guò)大學(xué)地質(zhì)填圖培訓(xùn)計(jì)劃 ( EDMAP) 、學(xué)生職業(yè)教育計(jì)劃 ( SCEP) 和門登霍爾計(jì)劃 ( Mendenhall Program) ，使美國(guó)下一代人具備地質(zhì)填圖的相關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)大學(xué)針對(duì)地質(zhì)及相關(guān)專業(yè)本科生的地質(zhì)填圖培養(yǎng)方式也相應(yīng)較為系統(tǒng)和完善，培養(yǎng)了大量的具有地質(zhì)填圖基本功及科學(xué)思維能力的地質(zhì)人才。通過(guò)對(duì)美國(guó)大學(xué)本科生地質(zhì)填圖教育模式及實(shí)際參與野外填圖過(guò)程的了解，本文簡(jiǎn)要總結(jié)了美國(guó)大學(xué)生地質(zhì)填圖教育的一些特點(diǎn)。

一、地質(zhì)填圖的目的性明確

美國(guó)一些大學(xué)在對(duì)地質(zhì)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行正式的地質(zhì)填圖訓(xùn)練之前，首先開展地質(zhì)填圖目的性的教育，并將其納入地質(zhì)填圖過(guò)程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。具有豐富地質(zhì)填圖經(jīng)驗(yàn)的教授開展這一階段教育培訓(xùn)，主要從地質(zhì)填圖的主要目的、經(jīng)典實(shí)例以及結(jié)合實(shí)際填圖任務(wù)進(jìn)行講解。

讓學(xué)生了解有目的地認(rèn)識(shí)自然界是非常重要的。在認(rèn)知地球表面或近地表龐大物質(zhì)的過(guò)程中，可能會(huì)形成一種印象: 地球表面的巖石或一些松散物質(zhì)的分布不成體系，甚至非常無(wú)序。為了獲取礦產(chǎn)資源、保護(hù)環(huán)境、規(guī)劃建設(shè)以及解決地球的形成與演化等方面的基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題，必須弄清這些地殼物質(zhì)的復(fù)雜分布特征，因此需要一套行之有效的方法來(lái)組織及綜合處理地表或近地表的這些原始信息，然后利用這些信息開展進(jìn)一步有效的工作。這種認(rèn)知自然的最基本的方法就是地質(zhì)填圖。

地質(zhì)學(xué)史的講解有助于學(xué)生對(duì)地質(zhì)填圖重要性和科學(xué)性的認(rèn)識(shí)。一個(gè)經(jīng)常提到的例子是 1801 年威廉·史密斯完成的第一幅反映巖石分布地質(zhì)圖的產(chǎn)生過(guò)程及重大科學(xué)意義。威廉·史密斯最初目的是為了在大不列顛運(yùn)河建設(shè)過(guò)程中能快速了解運(yùn)河周圍巖石性質(zhì)( 包括巖石硬度、滲水性等特征) 。他的重大突破在于通過(guò)地質(zhì)填圖認(rèn)識(shí)到: 一套沉積巖中含有的化石，從巖層的底部到頂部具有特定的規(guī)律和次序，這種次序在其他巖層中也存在，甚至出現(xiàn)在英格蘭的其他地區(qū)。正如史密斯描述的那樣，每一地層含有特定的化石或化石組合，并可以以此來(lái)與其他地層相區(qū)分，這就是著名的 “化石層序律”提出的過(guò)程?；A(chǔ)的地質(zhì)填圖也能提出重大的科學(xué)理論，這種經(jīng)典實(shí)例的提出對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)地質(zhì)填圖的重要性認(rèn)識(shí)以及形成良好的科學(xué)思維非常必要。

結(jié)合實(shí)際任務(wù)開展填圖目的性教育也產(chǎn)生較好的效果。美國(guó)西部的 Sierra Nevada 山脈由中生代花崗巖復(fù)合巖基構(gòu)成。長(zhǎng)期以來(lái)，美國(guó)南加州大學(xué)地質(zhì)系選擇該區(qū)作為地質(zhì)填圖的重要研究區(qū)。Sierra Nevada 復(fù)合巖基是大陸島弧型花崗巖巖基的典型代表，是科迪勒拉花崗巖巖基的一部分，被認(rèn)為是一殘余的大陸島弧。其相鄰區(qū)東部為大谷地 ( Great Val-ley) ，西部為盆嶺省 ( Basin and Range Province) 。這一特殊的構(gòu)造單元中有很多需要解決的科學(xué)問(wèn)題: 如地形地貌形成的深部背景、對(duì)區(qū)域氣候的影響、花崗巖體侵位機(jī)制、花崗巖成分與深部巖石圈性質(zhì)的關(guān)系等。在開展地質(zhì)填圖工作前，南加州大學(xué)經(jīng)常就某些關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題開展各種研討會(huì)，這些問(wèn)題的提出首先能激發(fā)學(xué)生探索自然界的興趣，進(jìn)而帶著解決這些問(wèn)題為目的開展地質(zhì)填圖工作，使科學(xué)問(wèn)題的解決與科學(xué)思維的培養(yǎng)緊密結(jié)合起來(lái)。

二、科學(xué)可信度的重要性

地質(zhì)填圖都有一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)旨在使地質(zhì)填圖人員盡量提供完整清晰的點(diǎn)、線、面等地質(zhì)信息，并在地質(zhì)圖上表達(dá)不同特征的地質(zhì)現(xiàn)象，同時(shí)使地質(zhì)圖的使用者也能準(zhǔn)確完整接受這些信息。地質(zhì)圖表達(dá)的各種信息要能被地質(zhì)圖的不同使用對(duì)象進(jìn)行清楚有機(jī)的溝通和接受。因此地質(zhì)圖所提供的信息應(yīng)該是準(zhǔn)確無(wú)誤的，其地質(zhì)內(nèi)容與表達(dá)方式都應(yīng)該符合一定的地質(zhì)填圖標(biāo)準(zhǔn)。這一點(diǎn)在大學(xué)生地質(zhì)填圖教育都首先加以強(qiáng)調(diào)。但地質(zhì)人員是地質(zhì)填圖的主體，美國(guó)大學(xué)教育更加注重發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性。他們的教育強(qiáng)調(diào)某些填圖標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該被生搬硬套地使用或者說(shuō)以一種方式過(guò)度約束地質(zhì)學(xué)家對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象的觀察、描述、解釋甚至成圖。相反要使規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)適合某種特別地質(zhì)現(xiàn)象和背景。如一種新的經(jīng)過(guò)修改的符號(hào)或圖例，如果被發(fā)現(xiàn)具有廣泛的適用性，應(yīng)該被周期性地納入到標(biāo)準(zhǔn)修改的計(jì)劃中。注重科學(xué)家的主觀能動(dòng)性的同時(shí)，更要強(qiáng)調(diào)所有被觀察到的地質(zhì)現(xiàn)象的科學(xué)可信度，這是一個(gè)非常重要的概念。地質(zhì)填圖過(guò)程中地質(zhì)學(xué)家經(jīng)常會(huì)遇到這樣一種情形，對(duì)所觀察到的地質(zhì)現(xiàn)象的描述或解釋到底有幾分信心。因?yàn)橛泻芏嘁蛩赜绊懙刭|(zhì)人員對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象的觀察及認(rèn)知程度，如露頭不發(fā)育、地質(zhì)現(xiàn)象模糊不清、所掌握的知識(shí)范圍或?qū)I(yè)方向的差異等。正是由于地質(zhì)填圖過(guò)程中受以上存在的或更多的因素影響，我們更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)野外觀察、分析的科學(xué)可信度。因此所獲得的地質(zhì)圖件并不是僅限于填圖地質(zhì)人員本身，而是要受到大多數(shù)專業(yè)或部分非專業(yè)群體的使用。實(shí)際上對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象的觀察描述并不能絕對(duì)地以 “可信”或 “不可信”來(lái)決定。很多地質(zhì)現(xiàn)象由于發(fā)育程度不一樣或認(rèn)知水平不一而可以將觀察描述劃分為多個(gè)級(jí)別用來(lái)反映內(nèi)容的科學(xué)可信度，使使用者能夠從基礎(chǔ)描述中客觀分析科學(xué)現(xiàn)象所提供的科學(xué)信息。而不是不加分析地肯定或否定，誤導(dǎo)使用者。例如，巖體的流線和流面一直在野外觀察過(guò)程中較難進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)量，因?yàn)榱骶€和流面的發(fā)育程度不一。如果要測(cè)量發(fā)育特別清晰的流線和流面產(chǎn)狀，就必定要丟失很多構(gòu)造信息。南加州大學(xué)師生在 Sierra Nevada 花崗巖體觀察過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生將流面和流線分為5 個(gè)級(jí)別，代表發(fā)育程度及能觀察到的程度。所有巖體露頭上的流面和流線均進(jìn)行產(chǎn)狀測(cè)量，并附上級(jí)別號(hào)及其他特征。這樣使用者可以根據(jù)地質(zhì)現(xiàn)象描述的科學(xué)可信度決定使用的程度，達(dá)到客觀分析的目的。

三、自主能動(dòng)性的培養(yǎng)

地質(zhì)填圖不應(yīng)該是一種簡(jiǎn)單的生產(chǎn)過(guò)程，而是一種復(fù)雜的研究解決基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題的過(guò)程。地質(zhì)填圖對(duì)地質(zhì)人員的自主能動(dòng)性要求非常高，思考與總結(jié)始終貫穿地質(zhì)填圖全過(guò)程。教師對(duì)學(xué)生經(jīng)常強(qiáng)調(diào)的是首先通過(guò)自主思考提出解決一個(gè)地質(zhì)問(wèn)題的最初模型，然后在地質(zhì)填圖過(guò)程中根據(jù)觀察、分析結(jié)論不斷修正模型。一個(gè)模型經(jīng)過(guò)多次修改后，逐步得到完善，逐漸趨向正確。在實(shí)際填圖過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在填圖的開始都會(huì)在記錄本提出一個(gè)基本的地質(zhì)模式，每天都進(jìn)行修改，最終得到一個(gè)經(jīng)得起檢驗(yàn)的地質(zhì)模型。學(xué)生在地質(zhì)填圖過(guò)程中不斷思考的同時(shí)，也培養(yǎng)了他們的獨(dú)立野外工作能力。南加州大學(xué)地質(zhì)系學(xué)生野外地質(zhì)填圖過(guò)程能給我們以啟示。在野外地質(zhì)填圖工作正式開始前，帶隊(duì)老師通常要召集學(xué)生在一起就所要開展工作的地區(qū)進(jìn)行一次研討。老師和學(xué)生充分討論研究區(qū)存在的地質(zhì)問(wèn)題，良好的學(xué)術(shù)氛圍使學(xué)生能盡快融入研究團(tuán)隊(duì)中，并能積極主動(dòng)地參與學(xué)術(shù)問(wèn)題的研究。通常教師根據(jù)討論結(jié)果總結(jié)提出一些關(guān)鍵的科學(xué)問(wèn)題，根據(jù)學(xué)生科學(xué)興趣進(jìn)行初步分工，每個(gè)學(xué)生都有自己需要解決的科學(xué)問(wèn)題。野外地質(zhì)填圖過(guò)程中，工作安排也是根據(jù)這些問(wèn)題進(jìn)行的。野外每一條填圖路線的安排都由學(xué)生自己設(shè)計(jì)，每一天野外工作的重點(diǎn)、可能遇到的問(wèn)題、重點(diǎn)要解決的問(wèn)題都提前作了周密安排，在此基礎(chǔ)上提出一些可能的解決問(wèn)題的地質(zhì)模型。在填圖過(guò)程中，并不是平均分配一天的工作量，對(duì)于一些無(wú)關(guān)緊要的區(qū)域，工作量安排非常少，描述簡(jiǎn)單。而在重點(diǎn)地段則投入大量的工作量，展開重點(diǎn)觀察、描述、取樣。路線安排加密，觀測(cè)點(diǎn)增多，工作安排超過(guò)地質(zhì)填圖所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，是一種真正意義上的以研究為主要目的的填圖。每一天的野外工作結(jié)束后，都要進(jìn)行小結(jié)并參與討論。根據(jù)充分討論的結(jié)果，修正地質(zhì)模型，然后安排第二天的野外工作路線。經(jīng)過(guò)野外地質(zhì)填圖實(shí)踐的鍛煉，學(xué)生的自主能動(dòng)性得到了提高，獨(dú)立從事地質(zhì)工作的能力得到了加強(qiáng)。

四、多學(xué)科融合的地質(zhì)填圖人才培養(yǎng)

地質(zhì)填圖的對(duì)象一般是地質(zhì)工作空白區(qū)或研究程度較低的地區(qū)，必然存在大量的未知地質(zhì)現(xiàn)象或問(wèn)題。為了真實(shí)反映填圖區(qū)地質(zhì)實(shí)際，要求地質(zhì)填圖人員具有較為寬廣的專業(yè)知識(shí)面，來(lái)應(yīng)對(duì)填圖過(guò)程中存在的新的現(xiàn)象或問(wèn)題。美國(guó)大學(xué)地質(zhì)專業(yè)學(xué)生在進(jìn)行地質(zhì)填圖前，要求學(xué)生修完地質(zhì)及相關(guān)專業(yè)主要課程，基本能應(yīng)對(duì)地質(zhì)填圖過(guò)程中所能涉及的地質(zhì)問(wèn)題。同時(shí)根據(jù)工作區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)的具體情況，還要對(duì)學(xué)生有針對(duì)性地開展專業(yè)知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，包括教師講解和自學(xué)，并對(duì)一些深層次的地質(zhì)問(wèn)題展開討論。除了室內(nèi)課程學(xué)習(xí)及自學(xué)外，重要的是野外填圖過(guò)程中的相互學(xué)習(xí)。前面已述，在美國(guó)，選擇的填圖區(qū)域一般是地質(zhì)研究的熱點(diǎn)地區(qū)，不同專業(yè)、不同研究方向的地質(zhì)學(xué)家對(duì)此也有興趣。野外地質(zhì)填圖過(guò)程中，來(lái)自不同學(xué)校或研究機(jī)構(gòu)的科研人員也常常歡迎加入填圖小組，就各自感興趣的地質(zhì)問(wèn)題開展研究。這些科學(xué)家有來(lái)自美國(guó)國(guó)內(nèi)其他院校的教師或?qū)W生，也有來(lái)自其他國(guó)家的師生，是一種真正意義上的國(guó)際交流。雖然他們的研究方向、內(nèi)容不一樣，但為進(jìn)行地質(zhì)填圖培訓(xùn)的學(xué)生創(chuàng)造了良好的多學(xué)科融合的科學(xué)氛圍。一段時(shí)間的相互交流使學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面得到了拓寬，讓他們從最基礎(chǔ)的地質(zhì)工作階段就感受到了科學(xué)交流的重要性。這些新的科研力量的加入對(duì)于提高地質(zhì)填圖的質(zhì)量是非常重要的因素。

五、結(jié) 語(yǔ)

綜合以上美國(guó)大學(xué)地質(zhì)填圖教育的一些特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)，美國(guó)大學(xué)在培養(yǎng)地質(zhì)填圖人才方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。美國(guó)政府也非常重視大學(xué)在地質(zhì)填圖方面的重要作用，并列出專門計(jì)劃予以資助。相應(yīng)的美國(guó)大學(xué)也形成了一套較為完善的地質(zhì)填圖培訓(xùn)體系，培養(yǎng)了大批具有堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)及寬廣知識(shí)面的、自主能動(dòng)性較強(qiáng)的地質(zhì)人才。為保證美國(guó)在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位奠定了重要基礎(chǔ)。

自 1999 年新一輪國(guó)土資源大調(diào)查項(xiàng)目實(shí)施以來(lái)，在已完成大部分國(guó)土面積的 1∶ 20 萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，我國(guó)又系統(tǒng)地開展了 1∶ 25 萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，地質(zhì)填圖工作取得了一系列重要進(jìn)展，不僅填補(bǔ)了空白區(qū)，而且在一些重要造山帶、巖漿巖大規(guī)模分布區(qū)、沉積盆地等重點(diǎn)地帶取得大量的基礎(chǔ)地質(zhì)成果和顯著經(jīng)濟(jì)效益。在中央加強(qiáng)地質(zhì)工作的決定精神的要求下，我國(guó)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查工作面臨著階段性轉(zhuǎn)變和地質(zhì)工作逐步深化的要求，同時(shí)也面臨著區(qū)域地質(zhì)調(diào)查部署基本原則和方向的問(wèn)題。地質(zhì)填圖工作從專門地質(zhì)調(diào)查等以生產(chǎn)為主的過(guò)程，正在向以加強(qiáng)綜合性的科學(xué)研究，以提高地質(zhì)填圖的質(zhì)量和地質(zhì)調(diào)查工作的科學(xué)認(rèn)識(shí)的過(guò)程轉(zhuǎn)變。地質(zhì)填圖過(guò)程中積極的科學(xué)思維及先進(jìn)的地質(zhì)填圖方法和手段是提高地質(zhì)填圖水平的重要保障。國(guó)外區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成功經(jīng)驗(yàn)表明，加強(qiáng)地質(zhì)填圖人才的培養(yǎng)是地質(zhì)調(diào)查戰(zhàn)略工程取得成功的重要保障。大學(xué)在地質(zhì)填圖教育中也要形成一套適合中國(guó)地質(zhì)特色的培養(yǎng)系統(tǒng)，培養(yǎng)和儲(chǔ)備地質(zhì)人才，深化區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，增加區(qū)調(diào)成果的科技含量及國(guó)際影響力。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］ William A Thomas et al. 2004. Meeting Challenges Geologic Maps. Agi Environmental Awareness Series，7

［2］ David R Soller，Taryn A Lindquist，Jonathan C Matti. 2002. Field Description of the Scientific and Locational Accuracy ofGeologic Features ( a Part of the Draft FGDC Geologic Map Symbolization Standard) . Digital Mapping Techniques '02———Workshop Proceedings. U. S. Geological Survey Open-File Report，02 － 370

［3］ U. S. Geological Survey. 2006. NCGMP Five-year Plan Draft document，2007 ～ 2011. http: / /ncgmp. usgs. gov/ncgm-pabout / progstrategicplan /2007 ～ 2011% 20plan / document view2006