[摘 要] 隐伏矿床定位预测的虚拟仿真实验教学旨在探索虚拟仿真实验教学在固体矿产勘查实习方面的应用效果。隐伏矿床定位预测虚拟仿真实验教学以内蒙古林西地区隐伏萤石矿床的成功勘查案例为背景，结合丰富的地—物—化—遥资料成果，利用虚拟仿真实习平台，使学生熟练掌握隐伏矿床的找矿方法和定位预测工作流程。隐伏矿床定位预测虚拟仿真实验教学在培养资源勘查工程专业学生的实践能力、研究能力、创新能力和综合素质等方面有着其他教学环节所不能替代的独特作用，可以作为矿产勘查学综合实习教学的重要环节。

[关键词] 虚拟仿真实验教学;隐伏矿床定位预测;矿产勘查;资源勘查工程

[基金项目] 2020年度中国地质大学（北京）本科教育质量提升计划——虚拟仿真实验教学建设项目“隐伏矿定位预测虚拟实验教学”（XNFZ202002）

[作者简介] 唐 利（1990—），男，四川宜宾人，博士，中国地质大学（北京）地球科学与资源学院副教授，主要从事固体矿产资源勘查评价和前寒武纪地质学研究。

[中图分类号] G462   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）24-0001-04   [收稿日期] 2021-03-09

一、引言

矿产勘查学的课程教学包括理论知识教学和野外实习教学两部分[1-4]。理论知识的课堂教学主要利用文字描述和图片示意相结合的方法，只有拥有大量野外地质现象的感性认识、较强地质思维分析能力和丰富想象力的学习者，才能较好地理解矿产勘查学理论和基本方法，对初学者而言非常困难。野外地质实习往往面临周期长、工作量大、费用高和环境危险的问题。

随着现代科技的进步和发展，在传统矿产地质调查和探测技术基础上，结合现代计算机技术、信息技术、数字模拟技术、三维可视化技术、虚拟现实技术等，可以逐渐实现虚拟地质环境，虚拟一个地区（或勘查区）的三维地质环境和地质体的分布特征，在虚拟野外踏勘的基础上，虚拟练习勘探工程布置及施工、数据处理和图件制作（基于前期工作积累，如地质剖面、物探剖面、化探剖面、遥感图像等成果），将产学研成果虚拟应用到学生基本地质技能和其他综合能力的培养[5-9]。隐伏矿床定位预测虚拟仿真实验教学将内蒙古林西地区已有的地—物—化—遥综合勘查成果从定性描述到定量模拟，从二维表达到三维可视化虚拟，从二维图纸设计到虚拟三维设计。现代科学技术的重大进步为我们构建矿产勘查虚拟仿真实验教学系统奠定了良好的理论和技术基础[ 10-12 ]。基于内蒙古林西地区赛波罗沟门隐伏矿床定位预测虚拟仿真实习，学生们可以直观、便捷和高效地学习掌握隐伏矿床定位预测基本方法和工作流程，甚至可以通过补充新的野外观测数据，在虚拟环境下开展科学研究和勘查实践，提出新观点和新认识。

二、课程内容和建设目标

隐伏矿床定位预测虚拟仿真实验教学课程依托中国地质大学（北京）建立的林西产学研实践教学基地，以内蒙古林西地区赛波罗沟门隐伏萤石矿的成功勘查案例及其丰富的地—物—化—遥资料成果为基础[ 13-15 ]，通過虚拟仿真实验教学使学生熟练掌握隐伏矿床的找矿方法和定位预测工作流程，课程包括以下方面的主要内容。

1.掌握工作区踏勘方法，通过追索和穿越等虚拟野外地质路线踏勘，熟悉工作区的地层、构造、岩浆岩、矿体露头和围岩蚀变等地质特征。在了解区域萤石矿床的控矿因素（地层、构造、岩浆岩等）、矿床成因和成矿规律的基础上，掌握矿产勘查设计的基本方法和流程，能独立设计勘察路线和布置工程。

2.掌握遥感解译的基本方法和流程，如利用Worldview2遥感影像解译勘查区与萤石矿化密切相关的硅化、高岭土化等蚀变信息，及控制矿体展布的构造信息。

3.掌握地球化学勘查方法在隐伏矿床定位预测中的基本方法和流程，如利用便携式X射线荧光仪和偏提取地球化学方法分别获取勘探线剖面的Ca、F元素分布特征，提取成矿元素的高值异常。

4.掌握地球物理勘查方法在隐伏矿床定位预测中的基本方法和流程，如利用甚低频电磁法和伽马能谱测量勘探线剖面中地质体的电阻异常、放射性元素异常，利用EH4电磁测深解析深部剖面的电性结构特征。

5.利用地—物—化—遥综合找矿方法和地质异常信息，训练学生掌握深部隐伏矿体的定量预测评价方法。基于虚拟仿真学习环境中的观察和互动，训练学生撰写科技报告的能力和综合分析能力，提交矿产勘查实习报告。

三、教学方法和具体步骤

矿产勘查的野外实习具有特殊性，由于勘查过程及土壤取样工作量大、野外滑坡落石等因素，大批学生去现场实习，经费预算有限、安全责任重大。因此，依托少量的野外实地观测，大量运用虚拟仿真技术推进更安全、更高效的虚拟实习非常有意义。隐伏矿定位预测虚拟仿真实验教学始终围绕以学生为中心的教学理念，可采用远程网络自主性学习方式完成实习，也可以在教师指导下虚实结合完成。在虚实结合教学模式下，又可分为校内教学场景和野外实地教学场景。

（一）校内教学场景虚实结合教学为主

在室内教学过程中，学生可以在实验室仔细观察岩石、矿石标本，并获取它们的物、化探分析数据，及各类地质图件和遥感影像等地质资料，并利用实验室各类仪器对实物标本开展测量，但是对于岩石、矿石产出的野外地质环境可能并不直观，对野外地质场景的观察缺乏亲身体验。利用本项目虚拟实习资源，可以克服野外地质现象观察的缺陷。

学生通过网络自学方式根据网站资源提前预习相关知识，利用本项目网站，开展野外地质现象的在线观察和描述，然后根据实体实验室真实的标本资源借助放大镜、显微镜、便携式X射线荧光分析仪、甚低频电磁仪、伽马能谱仪等地质设备进行观察描述和数据测量，结合虚拟实习环境中的野外实景进行勘查区地质特征、勘探线和勘探工程布置、勘探工程实施、数据处理及异常提取、综合地—物—化—遥定量预测评价深部资源，进一步地自主进行在线测验，并在线提交实习报告，完成学习过程。

（二）野外实地教学场景虚实结合教学为辅

依托中国地质大学（北京）的林西产学研实践教学基地，在野外实习教学过程中，学生可以观察到比室内更丰富的岩矿石标本和其他地质现象。学生在校内可以通过网络自学方式开展预习，了解勘查区的地理交通情况、野外考察的路线及主要地质现象，然后再实地进行相关地质实习，在此期间可以随时通过网络获得显微地质照片及各类地质资料，以便更加深刻地理解野外地质现象的特征。在实习的最后阶段，可利用虚拟实习网站再次复习回顾已考察过的各类地质对象，做好实习的总结工作，并在网上提交最终的实习报告。

基于本项目建设的虚拟实习资源，无论是校内还是野外实地教学场景虚实结合教学，教师都可以采用基于线上与线下相互融合的互动研讨式、团队合作式等教学方法，实现生生互动、师生互动的互动式研讨，拓展知识的深度和广度、延伸虚拟实验内容的时间和空间，激发学生的学习兴趣与潜能，调动其学习的积极性和主动性，培养其创新思维和实践能力。课程教学的主要步骤包括以下方面。

1.实习预备。进入实习预备页面，开展相关的实习知识准备，包括区域地质概况、矿区地质特征、相关物-化-遥勘查技术方法、数据处理和异常信息提取等相关理论知识。熟悉网页和相关视图中各按钮的功能图层及列表中的数据分层情况，最后完成相关板块测试。

2.实习区虚拟踏勘。进入虚拟页面，开展虚拟踏勘，在线观察勘查区三维场景，观察勘查区的地表矿化和蚀变露头及围岩露头照片，利用追索和穿越相结合的方法，熟悉勘查区矿体及蚀变岩石的产状及展布特征。

3.遥感影像虚拟解译。进入虚拟网页调取遥感影像图层，对WorldView-2高分辨率多光谱遥感影像进行构造、矿体和蚀变岩石解译。

4.勘查区虚拟勘察设计。进入勘查区虚拟勘察设计页面，设计两条近垂直矿体走向的勘探线，并根据勘探工程间距要求设计地球物理和地球化学方法所需土壤采样工作量。

5.在线虚拟土壤取样及测试分析。进入虚拟采样页面，按照土壤取样的基本要求完成采样。利用在线虚拟测试开展不同地球物理和地球化学方法的测试分析工作。

6.在线虚拟数据处理、图件制作和异常提取。进入数据处理页面，调用已有地球物理和地球化学数据资料，开展不同地球物理和地球化学方法的数据结果、制作图件和提取异常。

7.在线对比虚拟结果和综合评价。进入结果对比页面，将地质剖面、便携式X射线荧光仪和偏提取地球化学方法获得的Ca-F元素剖面、甚低频电磁法和伽马能谱测量勘探线剖面中地质体的电阻异常及放射性元素异常、EH4电磁测深解析深部剖面电性结构特征进行综合对比分析，对深部隐伏矿体的延伸情况、储量规模进行定量预测评价，完成报告。

四、课程考核和综合评价

隐伏矿床虚拟仿真实验教学的主要目的在于培养和训练学生地质基本技能、逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力。因此，课程考核和综合评价也应该围绕这一主要目标展开，可以从以下两个方面考虑。

1.分模块学习在线测试。按模块在地质现象和找矿方法虚擬实习的基础上，进行在线测试，该虚拟仿真实验测试要求学生对地—物—化—遥综合找矿方法的相关知识达到一定的熟练程度，应在规定的时间内完成各环节的线上操作，平台自动进行评分并核查正误结果。学生可反复进行测试直至能熟练掌握为止，表明学生对该模块知识点已达到合格以上水平。

2.综合评价考核。要求学生在分模块学习的基础上，进一步进行综合评价的测试。在线综合测试要求在规定的时间内完成虚拟仿真实验的线上操作，综合实习报告/设计要求学生全面应用矿产勘查学基础知识，撰写矿产勘查综合报告/设计。实习报告的质量好坏将体现学生对实习内容的理解能力、动手能力、综合分析能力和文字表达能力。

五、结语

隐伏矿床定位预测虚拟仿真实验教学在培养学生的实践能力、研究能力、创新能力和综合素质等方面有着其他教学环节所不能替代的独特作用，是学科专业与信息技术深度融合的产物，也是实验教学改革的重要抓手，可以作为矿产勘查学综合实习教学的重要环节。坚持以现代信息技术的有效应用作为提高教学质量、推进教学方法改革的重要手段，通过大量实体实验与虚拟实验结合的综合性实践，提高学生动手能力和创新意识。

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[2021-02-21].https：//goi.org/10.13745/j.escsf.2021.1.7.

Exploration and Practice on the Virtual Simulation Experiment Teaching of the Concealed

Deposit Prediction

TANG Li

（School of Earth Sciences and Resources， China University of Geosciences 〔Beijing〕，

Beijing 100083， China）

Abstract： The purpose of the virtual simulation experiment teaching of the concealed deposit prediction is to explore the application of virtual simulation experiment teaching in the practice of mineral resource exploration. The course of virtual simulation experiment teaching on concealed deposit prediction is based on the successful exploration case of concealed fluorite deposit in Linxi area of Inner Mongolia. The geological， geophysical， geochemical and remote sensing results are integrated on the platform of virtual simulation experiment teaching. The students are expected to acquire the knowledge of prospecting techniques and the workflow for the prediction of concealed deposits. Compared with other teaching methods， virtual simulation experiment teaching has the unique impact on building the practical ability， research ability， innovation ability and comprehensive quality of students in the major of resource exploration engineering. Virtual simulation experiment teaching can be used as an important part of the practice teaching of mineral exploration science.

Key words： virtual simulation experiment teaching; concealed deposit prediction; mineral exploration;  resource exploration engineering