基于剖面三维地质建模方法及在本溪地区应用

针对成矿带三维地质建模面临的实际问题,以GOCAD软件作为三维建模工具,阐述了基于剖面的三维地质建模流程与方法.为了充分揭示本溪地区深部地质情况及隐伏铁矿的发育情况,采用基于剖面的三维地质建模方法构建了本溪地区907km2的三维地质模型,获取了本溪地区地下三维地质结构,显示出该地区盖层发育宽缓褶皱,断裂切割作用强烈,基底最大埋深可达4200 m,在变质基底埋深较浅的地区,具有很大的铁矿资源勘探潜力.实际应用情况表明,基于剖面的三维地质建模方法符合地质研究从二维到三维的工作流程和思维习惯,是一种有效的成矿带三维建模方法.     

分块区域三维地质建模方法

区域三维地质建模是区域三维地质调查的关键。在大量反复实践的基础上,提出了分块三维地质建模方法,该方法的主要步骤为：以断裂、岩体边界和不整合等为边界,把复杂的三维地质建模区域分解为内部构造相对简单的建模块或建模地质单元;分别对各建模块进行地质地球物理综合研究,编制深部地质剖面,揭示深部地质结构;采用基于剖面的建模方法按照全区统一的坐标系统构建三维地质模型;在完成全区所有建模块三维地质模型构建之后,把各个建模块的三维地质模型集成在统一的三维空间框架下,形成全区的三维地质模型。该方法具有能够简化三维地质建模过程、易于修改完善模型、易于集成模型等优势,能够克服常规的基于剖面的三维地质建模方法中存在的问题,突破了大规模区域三维地质建模的瓶颈。在本溪-临江深部地质调查中的应用表明,采用该方法可以有效构建研究区的三维地质模型,并能充分表达复杂的地下深部地质结构,为开展复杂地区大规模区域三维地质建模提供了一个重要途径。     

江西相山火山盆地三维地质建模的实践与思考

三维地质建模是在地质体空间结构分析的基础上,运用计算机技术,建立可供展示、编辑、计算和输出于一体的数据模型。在江西相山地区地表数字地质填图、深部地球物理勘探、钻探数据分析的基础上,依托GOCAD软件平台建成了5个不同范围、不同数据源的三维地质模型,探索了数字地质填图建模、地质剖面建模和多源数据融合建模3种建模方法。其中数字地质填图建模是很有推广价值的三维建模方法,可以作为地表区域地质填图的一种新型表达方式,也可以作为一种过渡性模型,用作更深层次三维地质调查的工作部署基础和建模约束条件。三维地质建模强调多源数据的有机融合与相互印证,需要地质、物探、信息技术多学科融合,在3D空间里理解所有地质体、地质现象的几何形态和成因关系。     

基于线框架模型的三维复杂地质体建模方法

提出了一种基于线框架模型的复杂地质体三维建模方法,在准确表达复杂地质体各要素空间几何形态与相互关系的基础上,实现地层交错情况下断层面、地层面模型及复杂地质体模型的准确快速构建.建模实践表明:基于线框架模型的复杂地质体三维建模方法是准确高效的,能适应常见复杂地质条件下三维复杂地质体模型的构建.     

危机矿山深部、边部隐伏矿体的三维可视化预测——以安徽铜陵凤凰山矿田为例

以安徽铜陵凤凰山矿田为例.通过综合地质研究,构建了矿体定位预测概念模型.在地质勘探数据和物化探数据集成的基础上,采用三维地质建模技术,对地层、构造、岩浆岩、矿体等地质体进行了推断和圈定,构建了地质体的线框模型与块体模型.基于定位预测概念模型和地质体三维块体模型,通过地质空间定义和立体单元划分,建立了岩体及其表面形态起伏、接触带、地层、褶皱、断层等控矿地质因素的三维栅格场模型.在定量分析控矿地质因素与矿化分布的关系的基础上,建立了反应这种关联关系的矿体立体定量预测模型.预测模型提供矿田深部(-1000m标高以上)所有50m×50m×50m立体单元的铜品位、铜金属量和含矿概率的预测结果.基于预测结果圈定了4个深部找矿立体靶区,为深部找矿工程的设计、布置提供尚未发现的臆伏矿体的位置、品位、金属量等信息的指导.     

深部矿产地质调查中多元数据三维地质建模技术研究——以铜陵矿集区为例

深部矿产地质调查以解析深部地质结构、寻找深部隐伏矿、半隐伏矿和难识别矿为主要目标。根据深部矿产地质调查工作的特点,提出一套基于数据库、3S、三维建模、三维可视化等技术,并适用于矿集区的三维地质建模技术方法。该技术方法以较全面的地质调查资料为基础,以成矿系统理论为指导,利用多元数据平行剖面建模法,以研究区"含矿地质体"及其空间展布特征为目标,分级构建"矿集区—矿田—矿床"模型并耦合,实现矿集区2 000m以浅三维成矿系统结构"透明化"展示。多元数据三维地质模型可为验证成矿模式、提取示矿信息、构建找矿模型及三维找矿预测等提供信息支撑,该建模技术已在铜陵矿集区实践验证并取得良好效果,可为其他地区开展类似工作提供借鉴。     

南昌地区三维地质模型初探

三维地质体建模能以三维真实感图形的形式形象地表达地质构造的真实形态、特征以及三维空间物性参数分布规律,成为地质信息可视化的发展方向。南昌地区已进行的地质勘查工作,利用积累的成果资料,首次建立南昌地区三维地质模型。由于资料来源的多样性和对红层下伏地层勘查程度的不足,建模数据的提取和处理较为复杂。讨论资料收集、数据提取及处理和建模步骤,为类似条件的地质建模提供方法参考。     

重点成矿带大中比例尺三维地质建模方法与实践

随着浅部矿藏的日益减少,地质找矿难度增大且找矿效果日益降低。面对新形势和新需求,本文基于3S技术、数据库技术、三维可视化技术和虚拟现实技术提出了一套系统的重点成矿带大中比例尺三维地质建模及集成表达的技术方法。以多年积累的二维地质调查成果与经验为基础,以地质找矿理论为指导,依托三维可视化技术,综合地质、地球物理、地球化学、遥感等多元信息,进行三维地质建模与推断,建立综合的能真实反映深部的三维地质模型,并实现二维与三维地质信息的集成表达与综合研究,揭示地下一定深度的各种地质体和地质现象。通过三维地质建模,建立准确形象的三维地质模型,表达各种地质体的三维空间展布及相互关系,从而更有效地进行地质研究和找矿预测。该方案已在陕西潼关金矿、云南个旧锡矿、西藏玉龙斑岩铜矿、华北克拉通沉积变质型铁矿床等不同矿床类型不同矿种进行了实践并取得了很好的成果,也为我国即将开展的三维地质填图工作提供可借鉴的方案。     

复杂地区三维区域地质调查流程:本溪—临江地区为例

在变质变形复杂的辽宁东部—吉林南部的本溪—临江地区开展的三维地质调查工作的基础上,经反复探索实践,得出了由区域主干剖面、区域建模剖面、建模约束剖面和建模剖面四级剖面控制下的分单元三维地质调查方法可以有效约束地下深部地质结构;提出了开展三维区域地质调查的17个步骤;讨论了方法与流程在本溪—临江地区的应用情况、有效性、可操作性及可靠性。     

1∶5万三维地质填图方法技术在本溪矿集区的应用

矿集区三维地质填图是采用1∶5万的调查尺度,提交地表地质图及具有一定精度的深部地质图,为圈定含矿建造、控矿构造等主要目标地质要素提供基础地质依据.通过在本溪矿集区开展的三维地质填图工作,认为构造填图是三维地质填图的基础,提出"分级分块"的三维地质建模方法,并总结了矿集区三维地质填图方法技术流程.     

三维地质建模技术及其在煤田构造中的应用

煤炭地质勘查的研究对象、勘探方法、数据资料在空间上都是三维的,适合于采用三维地质建模技术进行管理。根据三维地质建模与煤炭地质勘查是否同时,可将煤炭地质勘探三维地质建模分为两类,一类为勘探工作中,主要以钻孔数据为主,用于制作三维地质模型的原型,生成煤层底板等高线、剖面图草图,供地质工程师进一步加工,构建精细的三维地质模型;另一类为勘探工作后,即以已经做好的煤层底板等高线图、剖面图为主要数据源,构建精细的三维地质模型。精细的三维地质模型可用于煤矿设计、数字矿山建设。三维地质建模技术的应用有利于煤炭地质构造的研究,主要表现在:第一,可对地面、钻探、物探、化探多种手段获得的探测资料进行集成与同化处理,提高信息空间的一致性;第二,地质构造要素表达具有直观性与三维立体性,如断层的表达,其在三维环境中不仅可表达为一个面,并且能清晰反映断层与地层、以及断层与断层之间的相互切割关系,弥补了平、剖面图上仅表现为一条断层线的不足;第三,可平、剖面三维联动编辑,很好地保证平面图与剖面图的空间一致性;第四,可以在剖面上以画草图的方式确定剖面上煤层对比与断层切割方案。     

一种基于钻孔地质数据的快速递进三维地质建模方法

三维地质建模是地质数据可视化和空间分析的关键技术之一。针对传统建模方法建模速度慢、建模效率和精度较低的问题,提出了一种直接基于钻孔的点→线→面→体快速递进三维地质建模方法。该方法先对钻孔地层信息进行人机交互对比构成地质剖面,再按钻孔实际坐标在三维空间中还原地质剖面的实际位置,接着通过对剖面间的地层连线进行Kriging插值,形成一系列地层面模型,然后以此为基础构建三维地质框架模型,最后利用BSP矢量剪切技术来裁剪模型边界,形成研究区三维地质模型。该方法在福州市上街镇三维城市地质模型构建的实际应用中得到了验证。实践结果表明,该方法不仅可以实现三维地质模型的快速构建,还可以显著提高三维地质模型的精度。     

基于多源数据和先验知识约束的复杂地质体三维建模研究

三维地质模型可以直观的展现地下地质情况,对传统地矿行业的转型升级和城市规划建设都具有重要意义。针对复杂地质条件下三维模型的构建,笔者等提出了一种基于多源数据和地质先验知识约束的三维地质建模方法。以成都市为例,基于MapGIS10.0 软件三维地学建模模块,在DEM数据、数字地质图、综合地质剖面图、钻孔数据、物探解译数据、构造纲要图等多源数据,以及地质体展布形态、产状和厚度变化,断层性质、延伸方向、产状变化、对地质体的错切,褶皱类型、形态特征、两翼产状变化等地质先验知识的共同约束下,开展复杂地质条件下三维地质模型构建研究。笔者等详细介绍了复杂地质体三维建模数据源的准备、建模流程与方法、模型的构建与可靠性分析。认为采用分块建模技术可有效降低复杂地质体三维模型构建的难度,提高建模效率,实现模型的无痕拼接,且易于后期模型的修改完善。本次基于多源数据和地质先验知识约束,采用分块建模技术首次构建了成都市三维地质模型。笔者等通过地质先验知识（地质规律）和静态数据（可视化和抽稀钻孔数据）对模型的可靠性进行了分析,其中抽稀钻孔数据分析采用未参与建模的真实钻孔对三维地质模型中地质体埋深和分层厚度进行误差计算,获得地质体埋深误差均值为33.15 m,分层厚度误差均值21.37 m,认为模型的可靠性较高,可为成都市城市规划和重大工程选址提供重要的基础地质数据支撑。     

基于多源数据和先验知识约束的复杂地质体三维建模研究

三维地质模型可以直观的展现地下地质情况,对传统地矿行业的转型升级和城市规划建设都具有重要意义。针对复杂地质条件下三维模型的构建,笔者等提出了一种基于多源数据和地质先验知识约束的三维地质建模方法。以成都市为例,基于MapGIS10.0 软件三维地学建模模块,在DEM数据、数字地质图、综合地质剖面图、钻孔数据、物探解译数据、构造纲要图等多源数据,以及地质体展布形态、产状和厚度变化,断层性质、延伸方向、产状变化、对地质体的错切,褶皱类型、形态特征、两翼产状变化等地质先验知识的共同约束下,开展复杂地质条件下三维地质模型构建研究。笔者等详细介绍了复杂地质体三维建模数据源的准备、建模流程与方法、模型的构建与可靠性分析。认为采用分块建模技术可有效降低复杂地质体三维模型构建的难度,提高建模效率,实现模型的无痕拼接,且易于后期模型的修改完善。本次基于多源数据和地质先验知识约束,采用分块建模技术首次构建了成都市三维地质模型。笔者等通过地质先验知识（地质规律）和静态数据（可视化和抽稀钻孔数据）对模型的可靠性进行了分析,其中抽稀钻孔数据分析采用未参与建模的真实钻孔对三维地质模型中地质体埋深和分层厚度进行误差计算,获得地质体埋深误差均值为33.15 m,分层厚度误差均值21.37 m,认为模型的可靠性较高,可为成都市城市规划和重大工程选址提供重要的基础地质数据支撑。     

三维地质建模过程中综合地质剖面构建方法研究

综合地质剖面是三维地质建模重要的数据源,在地质构造复杂地区运用综合地质剖面构建三维地质模型的方法应用较为广泛。本文以成都市为例,详细介绍了综合地质剖面构建需要准备的地质资料、剖面的部署原则和构建方法,并解决了剖面构建过程中遇到的同时代、同层位的不同地层之间的连接问题。实践表明,通过综合地质剖面的构建,可以充分发挥地质技术人员在三维地质建模中的主观能动性,准确刻画复杂地质体在三维空间的展布情况,有效实现复杂地质体交互式半自动建模,提高三维地质建模的效率和精准度。     

三维地质建模软件发展现状及问题探讨

分析了三维地质建模软件可以明显地提高工作效率与工程质量,建立勘探区的三维地质模型,检查原始数据的正确性,通过各种“虚拟切割”手段检查各种地质要素间的相互关系。探讨了三维地质建模软件开发中所存在的几个问题,包括软件开发团队应适时转为公司机制,审慎选择开源工具,三维地质建模的三维模型数据标准,在勘探规范中增加三维地质建模要求,二、三维联动编辑,选准产品的用户群的与盈利模式等。     

工程地质中基于OpenCASCADE的地表和地层三维建模

为了更加直观和准确地分析工程地质中的地质信息,通过对比分析传统三角网建模方法的优缺点,展示了OpenCASCADE曲面建模技术在三维模型中的连续程度、光滑度、细腻度等方面的优势.利用该技术建立三维地表和地层层面模型,并通过地层层面的求交和缝合技术完成了地层层间实体模型构建.基于OpenCASCADE几何造型库在VC＋＋平台下实现了地表、地层模型的三维可视化和场景控制功能.通过桥梁工程地质的实例应用,结果表明：三维地表地层模型的应用可以有效提高工程建设中地质分析和地质解译的直观性和可靠性.     

水利水电三维地质模型覆盖层建模技术研究

近几年,建立水利水电三维地质模型成为地质工作者分析工程地质现象和掌握岩土体结构规律的一种新的有用手段。在CATIA软件的基础上,利用Visual Basic.net编程开发了适用于水利水电行业的三维地质建模平台,系统介绍了该三维地质建模平台,该平台包括覆盖层、地质层、水文层、模型分析、模型剖切、有限元分析等基本模块,结合三维地质建模软件提出了地质模型的覆盖层建模流程;针对建模过程中一些关键技术问题做了详细的分析研究,如原始数据处理、曲面分割、曲面缝合等。同时,该软件可实现对已建好的三维地质模型进行质量检测与修复,以保证地质模型的可靠性,最后利用该建模平台建立了某水电站的三维地质模型,利用平台的切割功能实现模型的任意位置、任意角度的二维剖切,以满足工程设计的需要。     

基于COMSOL Multiphysics的三维地质建模方法

三维地质建模具有直观、形象、便捷等优点,在地质、矿产、地下施工等领域有着突出贡献。COMSOL Multiphysics作为多物理场耦合模拟仿真软件,具备一定的三维建模能力。通过充分挖掘该软件自身潜力,结合Kriging插值方法,尝试建立了山西某井田的三维地质模型。研究结果显示,基于COMSOL Multiphysics的三维地质建模方法可实现地质体模型的缩放、旋转和平移等操作,生成地质剖切面图、透视图,展示地质体内部的各个细节。实例证明了COMSOL Multiphysics软件的三维地质建模能力及其在地质解译、矿产评估和多物理场求解等方面的应用价值。