绘制南美洲地质图
豪尔赫-戈麦斯-塔皮亚斯、卡洛斯-肖本豪斯、诺霍拉-艾玛-蒙特斯-拉米雷斯、费尔南多-阿利里奥-阿尔卡塞尔-古铁雷斯和达尼埃拉-马特乌斯-萨巴拉
摘要
《南美洲地质图》（GMSA）的比例尺为 1：南美洲地质制图的最新进展。资料汇编自各国的国家地质图和<span style="font-weight: inherit; background-color: var( --e-global-color-astglobalcolor5 ); letter-spacing：比例尺为 1:5,000,000 的地区地图进行了归纳和统一，然后利用索引期刊中的地质年代信息进行了增强。对地图进行了数字化、协调和编辑用分辨率为90米的阴影浮雕图像在上下文，便于进行出色的地理参照和使地图今后能够根据正在进行的研究进行更新。为了绘制全球监测与评估地图，我们举办了八次研讨会来讨论和确定其特征。最重要的研讨会在哥伦比亚的比利亚德莱瓦举行，来自多个国家的代表参加了会议。在这里，我们获得了南美洲各国的官方地质同意绘制或修订并批准最终地图。其他研讨会涉及<span style="font-weight: inherit; background-color: var( --e-global-color-astglobalcolor5 ); letter-spacing：哥伦比亚地质调查局和巴西地质调查局内负责监督全球海洋监测系统的小组，在编制和整合地图。具体来说，GMSA 包括年代地层单元、断层、褶皱、玄武岩埂、侵入岩和碱性火山岩--碳酸盐岩、高压变质岩、撞击坑、金伯利岩和火山岩。.
导言
第三版南美洲地质图（GMSA）比例尺为 1:5,000,000，由世界地质图委员会（CGMW）南美洲分委员会和伊比利亚-美洲地质与采矿研究协会制作，哥伦比亚、巴西、阿根廷、智利、秘鲁、乌拉圭和厄瓜多尔地质调查局提供了合作，一些大学和研究机构也提供了帮助。
2008 年，在挪威奥斯陆举行的第 33 届国际地质大会上，CGMW 大会批准了该项目。2009 年 10 月 1 日至 2 日、2010 年 8 月 8 日至 13 日（图 1a）和 2011 年 11 月 29 日至 12 月 1 日在巴西塔巴廷加举行了三次研讨会，哥伦比亚、巴西和秘鲁的地质调查机构参加了研讨会。在这些研讨会上，完成了对这三个国家地质情况的分析--这三个国家的地质图之间没有重合之处--编写了图例草案，各方同意由哥伦比亚地质调查局（CGS）负责整合和协调安第斯山脉和巴塔哥尼亚的地质情况，巴西地质调查局（CPRM）负责这些有关南美地台的任务。
2014 年 7 月 21 日至 26 日在哥伦比亚 Villa de Leyva 举行的南美洲地质图研讨会极大地推动了该项目，研讨会由中国地质调查局组织，来自阿根廷、玻利维亚、巴西、智利、哥伦比亚、厄瓜多尔、法国、荷兰、秘鲁、西班牙、苏里南、乌拉圭和委内瑞拉的 43 名代表参加了研讨会（图 1b）。在这次研讨会上，提供了每个南美国家的官方地质学家地图。此外，每个国家还派一名代表介绍了本国的地图。
研讨会最重要的四项成果如下：首先，每个国家任命了两名协调员。其次，阿根廷、委内瑞拉和厄瓜多尔将按 1：5,000,000 的比例绘制概括图，然后将其提交给全球地质调查委员会的编纂小组。此外，中央地质调查局将按照 1:5,000,000 的比例对智利、秘鲁、乌拉圭和玻利维亚的地图进行概括，然后将这些地图发送给相应的地质调查局或大学进行审查、讨论和批准。如前所述，南美洲平台将由南太平洋区域地质委员会负责汇编、协调和归纳。第三，将共同提议一个图例，以体现每个地区地质的独特性。第四，汇编有关南美洲地质学的所有常识。
在比利亚德莱瓦研讨会之后，中国地质调查局和中国保护消费者基金会任命了一组研究人员，专门从事 GMSA 生产。随后，2016 年 5 月 16 日至 20 日，巴西里约热内卢举行了第五次研讨会，中国地质调查局和巴西中央地质调查局参加了此次研讨会（图 1c）。在这次研讨会上，介绍了该地图的进展情况，并确定了年代地层单元的代码。
风格模型包括褶皱、断层、年代地层单元、第四纪火山、撞击坑、反旋回岩、缝合带、基性岩堤、碱性深成岩和火山复合体、
为了确保所有的地质资料都能在全球海洋观测系统（GMSA）中得到利用，我们制定了《全球海洋观测系统（GMSA）插页》，其中包括板块边界、海洋结构、冰川、盐湖、大洋地壳和商定的水深测量，以及四个《全球海洋观测系统（GMSA）插页》--区域板块构造图、图例、符号和格式都已确定。
为确保安第斯山脉的所有地质事件都能在全球地壳构造图上得到体现，并确保有可能将代表单一事件的具有相同年代的年代地层单元关联起来，2016 年 12 月 5 日至 10 日举办了安第斯山脉地质演变研讨会，由布宜诺斯艾利斯大学的维克多-拉莫斯（Victor A. Ramos）教授主持。拉莫斯（Victor A. Ramos）教授的领导下，于 2016 年 12 月 5 日至 10 日举办了安第斯山脉地质演化研讨会（图 1d）。在这次研讨会上，安第斯山脉的年代地层单位数量减少了一半，使地图更加清晰易读。此外，还确保每个构造事件在地图上至少有一个多边形表示。例如，Ojo de Colorado 基底复合体和 Loma Alta Gabro 都包括在内--这些单元代表了古生代期间与冈瓦纳原边缘相接的陆地缝合。
2007 年下半年，安第斯山脉和巴塔哥尼亚山脉的协调工作已经完成。由于大部分单元涉及新近纪和第四纪，因此这项工作并不复杂。
《全球监测、评估和报告》第一版在大会上提交2018年2月20日至23日在法国巴黎教科文组织办事处举行的CCMG大会上介绍了《全球监测与评估》第一版。在这次会议上，有关于地图的讨论空间。最后，第八次研讨会于2018年6月28日在哥伦比亚莱耶瓦，以回应卡片审查员的反馈意见，并定义和商定最终的全球监测、评估和报告插页。</span
因此，GMSA 是一个历时 11 年的项目。地图的国际启动仪式于 2019 年 11 月 26 日在波哥大（Colombia, in the presence of the directors of the geological surveys of Colombia and Brazil, delegates from the Office of Recherches Géologiques et Minières de France，以及CCGM主席。</span
南美洲地质学的最新进展。具体来说，它纳入了一些国家在更大范围内绘制的新地图、来自数百份科学出版物的数据、新闻报道、地质年代和地理信息系统的进步，例如，通过使用阴影浮雕图像，实现了地质信息的统一和地理参照。</span
数据来源
为实现 1:5,000,000 比例尺全球监测系统的普遍化和统一， 使用了比例尺从 1:500,000 到 1:1,000,000的模拟地图和数字地图。在巴西，除了国家地质图<span style="font-style: inherit; font-weight: inherit; background-color: var( --e-global-color-astglobalcolor5 ); letter-spacing：使用了各州的地质图和一些地质概况介绍。</span
方法
全球海洋地层区的年代地层单元（CUs）根据年代和岩石或沉积类型进行分类。每个年代均按系统/时期加以区分，所有岩石均按沉积岩、火成岩或变质岩加以区分。沉积岩分为硅质碎屑岩、碳酸盐岩、蒸发岩或未分化岩；安山岩及相关火山岩、玄武岩、流纹岩、碱性岩、火山沉积岩或未分化岩；花岗岩、辉长岩和超基性块岩或碱性岩；最后，变质岩分为中低品位、中高等品位或未分化岩。
地图上显示了点状地貌，包括碱性/碳酸岩侵入体、金伯利岩和相关岩石、撞击坑、火山和高压变质岩（斜长岩和蓝片岩）；线状地貌、金伯利岩堤坝和岩群以及相关岩石以多边形显示。
每个 UC 符号都用颜色表示年代，用图案表示岩石类型。唯一没有经过此类筛选的岩石是硅质岩。对于每个单元的颜色，采用了 CGMW Chronostratigraphic Charter 'International v2018/08 中确定的红、绿、蓝值（Cohen 等人，2013 年）。但是，前寒武纪单元的颜色是根据 CPRM 提交的建议选择的，因为这一时代单元的多样性以及这些单元中许多多边形的小尺寸要求比《国际年轮地层宪章》为这一地质时间范围规定的颜色有更大的区分度。
对于图案颜色，标准是它们应与背景形成有效对比。我们在 CorelDraw 12 中创建了这些图案，然后将其导出为字体文件（True Type 字体），加载到 ArcGIS 中后，我们就可以生成包含每个单元地图上使用的每个
符号的样式。使用源文件创建模型的方法借鉴了《北美地质图》（Reed 等人，2005 年），该方法已成功用于生成《2015 年哥伦比亚地质图》（Gómez 等人，2015 年）。这样做的主要优点包括：可在 ArcGIS 中快速生成地图显示、清晰的图形输出、较小的文件大小（PDF）以及减少打印时间。
为了定义和概括岩层单位，该方法包括列出各国地质图上的原始岩层单位及其各自的年龄和描述。然后，根据为全球地质调查局定义的年龄和岩石类型标准，为每个单元构建一个新的代码。
为此，在 ArcGIS 中显示了覆盖地质的多边形，然后以 1:5,000,000 的比例为每个代码添加了一个新字段。根据这些新代码，用代表每种岩石类型的年龄和形态的颜色创建了一种符号，然后以 5M 的单位编码生成了一张地图。然后，以 1:3,000,000 的比例打印了带有这种新的 5M 符号和坐标网格的地图，并采用自由手绘的方法对这些单元进行了分组和概括。
然后对这一模拟地图进行扫描和地理坐标定位，将新的 CU、断层和褶皱数字化为 5M。由于大多数地质图都是多年前首次出版的，因此在必要时，我们根据有关各重点国家地质信息的最新科学出版物（主要是放射性测年法）更新了 CU 年龄。例如，对于秘鲁地质图（Ingemmet，2016 年），我们根据 Chew 等人（2007 年，2008 年）和 Mišković 等人（2009 年）中的相关年龄更新了古生代 CU。
为了进行归纳，使用了最新出版的地图版本，如厄瓜多尔地质图（Egüez 等人，2017 年）、秘鲁地质图（Ingemmet，2016 年）和哥伦比亚地质图（Gómez 等人，2015 年）。中央地质调查局对秘鲁、智利、玻利维亚和乌拉圭的地质进行了归纳和协调。尽管厄瓜多尔已经绘制了 1:5,000,000 比例尺的地图，但必须根据相关标准对其进行修订，因为后来出版的版本比之前的版本具有更好的地理参照性。
南美洲地台的 5M 地质图由 CPRM 负责绘制。绘制的所有地图均以纸质形式发送，以便中国地质调查局完成地理参照和数字化工作。
南美洲的阴影地形图被用作 GMSA 的主要协调工具。这些图像是在 ArcGIS 10.2 中使用航天飞机雷达地形任务网格制作的，分辨率为 90 米，从美国地质调查局网站下载（USGS，2002 年）。
每幅图像都是在模拟太阳光照下制作的，方位角分别为 315 度和 45 度，高度为 45 度，以模拟哥伦比亚波哥大大约 10 点钟的太阳。每幅 45 度阴影浮雕图像都在 315 度方位角上叠加了 50% 的透明度。由于安第斯山脉自南向北横穿整个大陆，这种显示方式可以避免图像中非常暗的部分，从而突出显示地形特征，便于观察主要地质结构。
使用阴影浮雕、大地遥感卫星 TM 和谷歌地球图像绘制了全球海洋观测系统底图，比例尺为 1:5,000,000。为了统一，在南美洲的阴影浮雕图像上叠加了 50% 透明度的 CU，并从一个国家扩展到另一个国家。断层和褶皱图层也是如此。虽然全球地层测量系统的比例尺为 1:5,000,000，但其年代地层单位通过这些阴影浮雕图像完美地调整到了浮雕上，从而使其网络服务得以建立，并在谷歌地球上显示出来。由于在玻利维亚等许多地区，所有信息都必须重新数字化，因此花了三年多的时间才将时地层单位调整正确。
419 座第四纪火山是利用各国现有的地质图绘制的，或者是从《世界火山》（Siebert 等人，2010 年）或史密森学会的全球火山活动计划数据库（https:// volcan.si.edu/）中获取的。同样，南美洲的撞击坑层取自 Crósta 等人（2019a, b）所著的《撞击坑：南美洲记录--第一部分和第二部分》（Impact Cratering: The South American Record-Part 1 and Part 2）。
此外，通过添加谷歌地球图像，这两个图层实现了完美的地理参照。对于海洋区域，使用了南美洲构造地图上的海洋地壳覆盖范围（Cordani 等人，2016 年）。对于这些地区，使用 Gebco（2014 年）网格以与大陆地区相同的方式创建了每张阴影浮雕图像。
对于哥伦比亚以西地区，按照 Morell（2015 年）和 Lonsdale（2005 年）更新了大洋地壳及其结构的年龄。最后，在安第斯山脉和巴塔哥尼亚地区的地图由中央地质调查局和南太平洋区域海洋研究中心制作的南美洲平台整合后，便生成了初稿，然后发送给各国代表进行审查、讨论和批准。
版本
为确保完美的可视化，对全球监测与评估地图进行了蒙太奇处理。这项编辑工作持续了一年半，包括不断打印地图的周期性版本，直到获得良好的 UC 视觉效果和最佳的信息密度。多边形的最小尺寸设定为 10 平方公里；调整了断层和褶皱的颜色和厚度；选择了字体、注释尺寸及其在地图上的位置；并创建了堤坝、金伯利岩、撞击坑、火山和高压变质岩的符号。然后进行审查，以确保在每个 10 平方厘米的方框内至少有一个特定 CU 的注释（图 6a）。对于堤坝和碳酸盐岩，用颜色表示其年龄，这与 CU 的颜色形成鲜明对比。
由于 CPRM 和中国地质调查局的初级研究人员对地质学进行了无数次审查，并对每个 CU 进行了检查，以确保没有错误，因此 CU 的顺序发生了多次变化（图 6b）。一旦《全球地质调查报告》通过了中国地质调查局对其所有出版物所要求的同行评审，就进行了专题风格校正。
全球地层测量图》包括以下六个相关插页：格式、惯例、图例、信息来源、摘要和南美洲构造板块图（图 2）。作为地图图例的一部分，GMSA 的左侧复制了国际地层地图 v2018/08（Cohen 等人，2013 年），并在顶部列出了每种岩石类型。每个 CU 都被赋予了一个整数，按年龄由大到小排序。因此，最新的材料位于图例的顶部（图 7）。地图上的不同单元也使用了相同的编号，共计 292 个单元。
同样，为了表示碱性侵入岩/火山岩堤和岩浆岩堤，我们使用了不同颜色的符号，并分配了一个数字来表示它们，293 至 302 表示碱性侵入岩/火山岩堤，303 至 307 表示岩浆岩堤（图 7）。
必须打印 GMSA 图例，以帮助读者理解地图。
要想知道某个数字对应的是哪个 CU，请查阅图例。首先，您需要识别图例顶部代表岩性的图案；然后，您需要向下扫描，直到识别出数字，再向左横向扫描，直到找到其年代。例如，数字 127 代表埃迪卡拉纪辉长岩和超基性岩（635-541.0Ma），数字 18 代表新元古代火山沉积岩（2800-2500Ma）。
南美洲板块构造插图显示了与该大陆及其构造环境相关的板块的位置和边界：南美洲、纳斯卡、科科斯、加勒比、苏格兰、三明治和非洲。此外，还显示了第四纪火山的分布，同时将安第斯变形带与南美地台区分开来。另一个插页显示了用于编制《全球海洋环境状况评估》的所有地质图，如图 3 所示。
地理信息系统（GIS）
GMSA 地理信息系统是在 ArcGIS 10.2.2 软件中构建的。为此，建立了一个 de 地理数据库文件<span style="font-style: inherit; font-weight：每个数据集都由相关的地物或地物类别组成；例如，地质学包括年代地层单元、断层、褶皱、基本堤坝、火山和侵入性碱性碳酸盐岩、蓝页岩和斜长岩、金伯利岩场、撞击坑、第四纪火山等地物类别，以及在地图上标识这些地物的注释。GMSA 地理信息系统的结构如图 8 所示。GMSA 的比例尺为 1:5,000,000，采用 WGS-1984 坐标系，其图形输出为多圆锥投影，纬度原点位于赤道，经度原点位于格林威治以西的 59 中央经线。GMSA 于 2019 年 11 月 26 日以 GIS（MXD、样式、文件地理数据库）、高分辨率 PDF（可打印版）、低分辨率 PDF（网络版）、TIFF 和字体的形式向公众发布，允许重现 CU 模型。此外，还实施了网络服务和 ArcGIS Online；后者可轻松部署在移动设备上（图 9）。
2022 年初，向公众提供了谷歌地球版本的南美洲地形图和 1:5,000,000 南美洲地质浮雕图（Gómez et al.，2022 年）（图 10）。南美洲地质浮雕地图由林业工程师 Hengki PURWONEGORO 使用 Blender 3D 软件制作，他在印度尼西亚阿拉亚布米集团的工业林业部门工作。该地图是一种建模工具，通过在使用 DEM（GEBCO）生成的初始三维表面上添加一组对象和元素、阴影和纹理来提供示意图。渲染完成后，该地图包括一个分辨率为 90 STRM 的三维图像。
结论
根据地质调查局绘制和更新的地质图，以及自上一版《南美洲次大陆地质调查报告》（Schobbenhaus 和 Bellizia，2001 年）出版以来 20 年间发表的大量研究成果，《南美洲次大陆地质调查报告》总结了南美洲次大陆 3.4 Ga 的地质历史。
为了完成全球监测与评估，我们采用了一种专有方法，应用了地理信息系统的最新进展。在这一方法中，信息的高效地理参照尤为突出，因为这将使地图的更新时间比以前更短。作者希望，绘制 GMSA 所使用的方法对其他负责绘制小比例尺地质图这一艰巨任务的研究人员有所帮助，并希望该地图将成为南美洲乃至整个地球进一步开展地质学和其他领域研究的基础。
全球监测与评估》以多种格式出版，供用户使用。表 1 列出了可从中国地质调查局网站免费下载各种格式的全球监测与评估报告的 URL。
致谢
作者衷心感谢 2011 年至 2022 年哥伦比亚地质调查局局长 Oscar Paredes Zapata 博士和巴西地质调查局局长 Esteves Pedro Colnago 博士对全球地质调查局发展的无条件支持。
我们还感谢来自南美地质调查局、大学和研究中心的 58 位合作者的贡献。GMSA 项目由哥伦比亚地质调查局和巴西地质调查局资助。
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