三维可视化动态地质建模系统研发与应用

地质体三维可视化动态建模软件系统的研发涉及地质数据三维可视化、地质体三维动态构模和地质专业空间决策分析
等一系列方法、技术问题。采用基于非均匀有理样条(nonuniformrationalB-spline,简称NURBS)等多种函数的空间插值法,基于
钻孔、剖面、散点集和多源数据的构模法,以及基于单体塌陷的通用网格简化算法(generalmeshsimplification,简称GSM)和Grid
+CSR-Tree三维空间混合索引法,在QuantyView软件平台上研发了一个具有快速动态重构能力的三维动态地质建模系统。在
多个地区的实际应用表明,开展“玻璃国土”建设对于推进地质勘查与开发工作信息化具有重要的意义。      

“玻璃国土”建设中的矿山高精度三维地质建模方法

“玻璃国土”最终成果的表达应该是多分辨率的三维模型的集成。一般地区是用物探、化探、遥感资料解译成果建立的
小比例尺的地表和地下三维地质框架模型,而对于有丰富勘探资料的矿集区和正在开采的矿山,应该建立分辨率更高的高精度三
维模型。包括矿山三维地表模型、三维钻孔模型、三维矿体模型、三维岩层模型、三维构造模型和三维井巷模型等,建立这些高精
度模型所需的数据、所需采用的方法、建模过程及模型结果各不相同。多分辨率模型的集成及应用涉及建模数据的一体化问题,
包括坐标系统、边界对接和数据结构的一体化问题,需要在“玻璃国土”建设的统一框架下,事先制定分类标准来解决。      

胶西北上庄金矿断裂—岩体控矿规律

采用GeoMine3D软件对胶西北上庄金矿进行了三维地质建模。三维地质模型全面展现了矿体、望儿山断裂带及下伏
郭家岭岩体的空间关系:金矿体受望儿山断裂带控制,在断裂带中具有丛聚性、似等距性、侧伏性的分布特征,其主要赋存在断裂
带产状变化大的位置;郭家岭岩体与金矿的成岩成矿关系密切,岩体顶界面控制主要矿体的产出,其转折端或岩突处为金矿富集
的有利位置。研究结果显示:上庄金矿深部仍具有较大的找矿潜力。      

数字城市三维模型的地上下一体化剪切方法

三维数字城市模型中地上下三维模型的数据种类复杂,多种数据的自适应性剪切技术是个难点。依据各种GIS三维模
型的特点,定义地理和地质实体的语义模型,并针对不同对象使用基于空间分区二叉树(BSP树)的剪切算法,自适应地完成了数
字城市地上下集成数据模型的一体化剪切和拓扑重建。最后结合南京市三维数字城市示范区地上下模型数据进行了应用试验分
析,验证了该方法的有效性和实用性。      

论中国“玻璃国土”建设

“玻璃国土”是在一个国家范围内对“玻璃地球”的称谓。这是一个地质信息和地理信息相结合并存储于计算机网络上
的、可供多用户访问和开展决策分析的三维可视化虚拟浅层地壳。其目的是便于矿产资源的发现和评价,同时揭示地质灾害孕育
背景和机理并实现预警和减灾。“玻璃国土”建设不仅涉及理论、方法论和高功能三维地质信息系统的研发,还涉及获取深部探测
新资料能力、新资料综合和解译能力的建设,以及矿产资源勘探、工程地质勘察和地质灾害预警等模式的建立,核心是地质信息科
学和技术。“玻璃国土”建设的目标与各地质矿产部门所进行的信息化建设目标一致,但更系统、更完整、更完善,需要多部门联合
行动。      

随机模拟及遗传神经网络方法预测煤层气资源量

煤层气资源量计算是合理选择煤层气开发区块的重要依据。除煤层的空间体积外,影响煤层气资源量计算的不确定性
因素主要有以下2种:煤层含气量预测和煤层属性参数空间分布。利用随机模拟和神经网络方法对沁水盆地柿庄南部煤层气区
块的资源量进行了计算,并比较了不同纵向网格大小和回归方法计算的煤层气资源量的结果。在分析煤层含气量与测井数据相
关关系的基础上,选取有效埋深、自然伽马、深侧向电阻率和密度作为神经网络的输入层,测试的煤层含气量作为输出层,利用遗
传算法优化权系数和网络结构,建立了准确的神经网络模型;然后,利用序贯高斯随机模拟方法建立了有效埋深、自然伽马、深侧
向电阻率、密度的三维分布模型,再利用已建立的神经网络模型预测了煤层含气量的三维分布;最后根据密度分布模型和煤层含
气量的三维分布计算了煤层气的资源量。神经网络预测的煤层气量平均绝对误差为-0.03m3/t,平均相对误差为-0.25%。在
随机模拟基础上计算的资源量分别为:精细模型的平均值8.05×109 m3,粗化模型的平均值8.01×109 m3。回归法计算的平均
值9.08×109 m3。结果表明:与多元回归方法相比,神经网络方法可以准确地预测煤层含气量值;综合神经网络和随机建模方法
可以用来预测煤层气资源量并研究其不确定性;储层模型的纵向网格大小对煤层气资源量计算结果影响不大;利用回归方法计算
的煤层气资源量大于神经网络方法计算的结果。      

从层序地层学到地震沉积学:三维地震技术广泛应用背景下的地震地质研究发展方向

随着三维地震采集、处理、解释技术水平的提高及其广泛应用,在高精度等时层序地层格架内利用三维地震的属性切片
技术刻画沉积体的三维几何形态及其沉积演化过程,已成为地震地质研究越来越受到关注的一个研究方向,并逐渐衍生为一门新
的学科──地震沉积学。地震沉积学的应用一方面要充分理解地下沉积体宽厚比的“不均衡性”,另一方面又要客观辩证地评价
地震沉积学对于“薄层”沉积体的分辨能力。陆相地层地震沉积学应用要比海相地层复杂,陆相地震沉积学研究应该形成其自身
的特点和技术方法体系。地震沉积学应用的关键是建立高精度等时层序地层格架、以正确的沉积相模式为指导及精细标定地震
属性的地质含义,要强调多学科、多因素、多技术手段的联合应用与约束。      

滑坡透明化研究与应用:以黄土坡滑坡为例

以自主研发的三维可视化平台(QuantyView)为支撑,建立了三峡库区黄土坡滑坡及其中大型野外试验洞的三维地质
模型,以虚拟的滑坡模型为透明的载体,集成了地质勘察与试验洞设计数据,可以为滑坡研究提供全面的数据支持,也增强了滑坡
研究的直观性与洞察力,研究结果表明在地质灾害勘察、治理领域开展“玻璃地灾”建设是必要和可行的。      

叠覆式浅水三角洲沉积特征与沉积模拟

在系统回顾传统三角洲成因模式基础上,介绍了一种发育于低可容纳空间背景条件下,由内部结构相对简单、规模相对
局限的多个朵体相互叠置而成的叠覆式浅水三角洲。以现代浅湖沉积过程分析、实验模拟等为基础探讨了此类三角洲的形成过
程、内部结构特征与解剖思路、连片性与连通性及沉积发育条件等。结果表明,叠覆式浅水三角洲发育过程分为2个阶段:单一朵
体发育与复合朵体发育。单一朵体发育又可分为舌状向前伸展式和帚状侧向加积式,复合朵体发育则表现为进积、退积、侧积等
多种叠置方式,进而以不同时期分流河道为纽带叠合成大面积的沉积体;朵体发育过程中遵循“填洼”原理,即优先沉积于可容纳
空间发育的低洼处,一旦有效可容纳空间被填满,朵体或复合朵体将会迁移至其他低洼处;叠覆式浅水三角洲不具有传统三角洲
以分流河道为骨架的层状结构特征,而是由不同时期三角洲朵体相互叠置而成,具有典型的"同层不同期"特征;不同时期三角洲
朵体受可容纳空间与动态地貌控制而呈三维叠置,而非简单的层状叠加,使得三角洲内部呈现出立体拼合的结构特征,单一朵体
是地层对比的基本单元,展布范围有限,与相邻朵体发育于不同时间单元,只能在复合朵体约束下小范围追踪。不同时期朵体之
间的连通性受控于分流河道下切能力、沉积物供给沙泥比、湖平面升降周期等因素;沉积物供给充足、地形坡度低、湖平面长距离
迁移造成的河道稳定性弱是此类三角洲发育的重要条件。叠覆式浅水三角洲成因模式的提出为此类发育于低可容纳空间背景下
大型河流-湖泊三角洲提供了一种合理的地质成因解释模型,进一步深入分析其内部结构特征将为提高此类三角洲的勘探开发
效率提供有益指导。      

东营凹陷牛庄—王家岗区块输导层油气运移初值三维重建方法与应用

输导层油气运移初值的三维重建是衔接排烃史三维模拟和人工智能运聚模拟的模块,是为了解决在排烃史三维模拟之
后油气从烃源岩层运移至输导层的路径和数量,同时为人工智能运聚模拟做输烃量的预分配。该方法对于模拟自生自储油气藏
和透镜体油气藏具有特别的优势,同时,所提出的方法综合考虑了岩相变化、断层和流体势对油气运移初值三维重建的影响,即通
过流体势差值、岩性和断层性质判断油气的运移方向,并根据流体势差值所占比例、岩性和断层性质的差异来分配油气输导的比
值。应用该方法在地质体的三维角点网格模型的基础上,对东营凹陷牛庄-王家岗区块进行了输导层油气运移初值的三维重建
并获得了较好的模拟结果。模拟结果显示该区块从沙四上亚段沉积末至现今有14.0%的油滞留在烃源岩中,运移出来的油中有
98.4%的油向上运移至输导层,0.065%的油向下运移至输导层,1.535%的油侧向运移至输导层。      

成像测井岩心空间归位方法及效果分析

钻井取心是研究地下地质情况的直接资料,但钻井时为节省成本,通常采用非定向取心技术,无法确定准确的岩心深度
和方位信息,为了充分利用岩心资料进行科学研究,需要用测井资料对其进行深度归位和方位定向。通过阐述成像测井地质构造
识别原理,结合岩心空间归位方法和评定标准,利用成像-岩心扫描图像综合处理软件,比对岩心与成像测井资料,完成了GW-1、
GW-2及XL2井1093块岩心图像的空间归位工作,列出了部分井段的归位实例,并将每块岩心按AA、AB、AC、BB、BC和CC6个
等级进行空间归位质量分级,对空间归位的整体效果进行分析。结果表明,岩心深度误差随井深的增加逐渐增大;空间归位质量
为AA级、AB级的岩心占总数63.2%,总体质量较高,为进一步地质构造分析奠定了基础。      

黔北铝土矿矿带基底岩系组成及空间分布与成矿作用的关系探讨

贵州省北部铝土矿分布于黔中-渝南铝土矿成矿带的南段北部,成矿地质条件较好。通过分析黔北不同矿带基底地层
岩性差异、矿体分布、矿床规模和成矿物质来源等因素之间的相互关系,探讨了铝土矿矿床下伏基底地层岩性对黔北铝土矿的控
制作用。研究表明,基底地层古风化地貌的空间变化控制着铝土矿的矿体分布和矿体规模,而基底地层的岩性特征决定了所形成
矿床的矿石质量。      

铀储层结构与成矿流场研究:揭示东胜砂岩型铀矿床成矿机理的一把钥匙

以鄂尔多斯盆地北部的砂岩型铀矿为目标,在铀储层形成发育的沉积学背景研究基础上,重点通过砂分散体系、沉积物
粒度、隔挡层厚度和孔隙度的定量分析,精细地刻画了直罗组铀储层的外部几何形态和内部复杂结构,充分展示了铀储层的定量
非均质性。依据盆地构造充填演化阶段、铀成矿年代学和地学空间信息三维可视化平台,分别对5个演化阶段的古地貌进行了恢
复,并对不同演化时期的铀储层空间位置给予了准确定位,从而揭示了直罗组铀储层从沉积到接受铀成矿再到铀矿被改造期间的
空间形态演化历史。在盆地构造充填演化研究、古地貌恢复和铀储层定量非均质性分析的基础上,重建了5个不同时期古地下水
系统结构和参数的空间变化面貌,并运用地下水数值模拟方法再现了研究区5个演化阶段成矿古流场的特征及其演化规律。综
合分析认为,铀储层的空间演变和内部非均质性制约了成矿流场的基本格局,成矿流场又无疑控制着层间氧化带的发育和铀成
矿。当铀储层形成期的古水流方向与主成矿期地下水流场方向总体一致时有利于铀成矿,而当两者流向垂直时则成矿效率降低。      

晋城市矿山地质环境现状与修复治理措施

晋城市由于矿产资源开发历史久远、矿山工程活动量大、环境和矿山地质构造复杂等原因,矿山地质灾害问题较多。在
分析晋城市矿山地质环境现状的基础上,从环保意识与投入、管理制度、地质灾害、防治工程等方面探讨了晋城市矿山地质环境保
护存在的问题;同时为了切实加强矿产资源开发的生态环境保护,降低矿产资源开发对生态环境的污染与破坏,提出了晋城市矿
山地质环境保护与修复治理相应的对策与建议。      

剩余异常分量因子分析法在个旧西区化探异常提取中的应用

以云南省个旧西区1∶1万土壤化探数据为例,采用趋势面分析方法,用不同次数的多项式反映元素含量在空间上的变
化趋势,提取出数据中反映局部异常变化的剩余异常分量,再对剩余异常分量进行R型因子分析,得出4个与矿化密切相关的因
子,分别绘制出研究区主成矿元素Sn、Cu、Pb异常图以及因子得分异常图并进行了地质解释,对该区下一步圈定有利成矿远景区
具有指导意义。      

浅层地下空间三维地质结构建模关键技术探讨 ——以柳州市为例

随着城市地质调查的开展,三维地质结构建模研究得到迅速发展。三维地质结构建模为城市地下空间的开发利用提供了直观立体空间形态展示和基础数据。文章介绍基于柳州市大量工程钻孔及调查数据,通过对工作区内钻孔数据筛选和标准化,制定北部区域南北向21条剖面线,南部区域东西向35条剖面线,绘制标准化地层剖面,采用"钻孔+平行地质剖面"建模方法和传统的钻孔验证法进行验证,完成了柳州市浅层地下空间三维地质结构模型创建,为其他类似条件区域的三维地质结构建模工作提供借鉴。     

深部咸含水层CO2 注入下压力抬升与流体迁移的大尺度模拟研究:以松辽盆地为例

地下深部封存CO₂ 已经被公认是人类削减温室气体排放的一条有效而又科学的途径。深部咸含水层CO₂ 地质封存因
封存潜力巨大,技术可行,且已有实际的工程运行,因而备受关注。松辽盆地是中国潜在的CO₂ 储存场地之一,选择松辽盆地为
大尺度模拟研究对象,选取姚家组砂岩层为储层,选取嫩江组泥岩为盖层,运用TOUGH-MP并行计算代码建立了覆盖整个松辽
盆地的三维地质模型,在中央凹陷区开展大尺度CO₂ 注入模拟研究,包括CO₂ 运移、储存、地层压力提升以及储存安全性等问题。
模拟结果表明:持续注入100a后形成的CO₂ 羽远小于产生的压力积聚区影响范围。注入产生的压力抬升将在注入停止后迅速
消散,不会对区域地层压力和浅层地下水系统产生显著影响。在千年之内注入的CO₂ 将随着时间持续,逐渐溶解于水中,而不会
因盖层微弱的渗透性而逃逸。      

异常高压凝析气顶油藏地质储量计算模型

异常高压凝析气顶油藏的气顶油环协同开发过程伴随着复杂的相态变化。综合考虑气顶反凝析、油环溶解气逸出、原
生水蒸发、储层岩石弹性膨胀、外部动态水侵等因素,依据体积守恒原理建立了异常高压凝析气顶油藏物质平衡方程。此外在物
质平衡方程的基础上采用迭代计算的方法计算出了凝析气顶油藏的原始地质储量,并对影响地质储量计算的各项因素进行了敏
感性评价。应用实例表明,以综合考虑各因素得到的地质储量为基准,分别忽略气顶反凝析、油环溶解气逸出、原生水蒸发以及地
层岩石膨胀等因素而计算得到的原始天然气地质储量均偏大,误差最大的是忽略气顶反凝析,其次是忽略油环溶解气的逸出,较
小的是忽略地层岩石压缩系数和水蒸汽含量。      

长江上游表壳岩系Pb同位素组成特征及对三峡贯通的示踪意义

理论分析表明,碎屑钾长石Pb同位素在大河流域沉积物物源示踪及追索河流演化研究中具有独特意义。近年来,随着
单颗粒碎屑矿物微区分析技术的快速发展,碎屑钾长石Pb同位素已成为一种有效的物源示踪方法,在判别沉积物物源、重建古水
系等方面已得到了较好的应用,同时沉积物全岩的Pb同位素能对碎屑钾长石Pb同位素的示踪起到一定的补充作用。通过对长
江流域不同河段和支流流域钾长石及全岩Pb同位素的空间分异特征的即可识别性分析、河流地貌和水文特性对源-汇之间物质
的可通达性分析以及流域地质环境条件的分析,认为利用Pb同位素方法来示踪江汉盆地不同时期沉积物的源区,并重建长江水
系的演化过程是可行的。最后对开展此项研究的思路进行了讨论。      

页岩油气资源体系成藏控制因素与储层特征

随着常规油气资源的日益减少,以及开发成本和价格的持续上涨,作为非常规资源的页岩油气受到越来越多的关注。
其中以页岩气的开发最为成功,由于页岩气藏储量大、开采周期长,已经成为常规天然气的有利补充。而页岩油的开发也渐受关
注,相对于页岩气来说,页岩油的商业价值更高,开采空间也很大。主要以页岩油气开发最为成功的美国典型页岩油气藏为研究
对象,对页岩油气的成藏条件和特征进行了详细描述,总结了页岩油气的成藏控制因素以及储层特征。同时结合我国页岩油气前
景区(如四川盆地、鄂尔多斯盆地)的地质特征,并与美国的典型页岩油气藏进行了比较,以便为我国页岩油气藏的评价提供依据。