基于地质与重磁数据集成的栾川钼多金属矿区三维地质建模

三维地质建模是当前国内外矿产资源勘查与评价研究的重要途径和热点.以栾川钼多金属矿区为例,针对研究区地质背景复杂、成矿地质条件多样性特征,开展了基于地质(岩性地层及其物性特征、地质体产状数据)与重磁正反演集成技术组合的三维地质模型建模研究,其研究内容为:(1)根据研究区地质背景和成矿条件,确定研究区矿床地质特征以及近地表地质体的空间属性特征;(2)利用重磁数据,在定性解译地质信息的基础上,开展二度半正演方法定量解译研究,并运用三维位场概率成像方法反演和解译深部地质体;(3)根据研究区地质与重磁反演解译资料综合分析,确定晚侏罗世斑岩岩体和控矿构造的时-空-因关系.研究结果表明,基于地质岩性属性特征的重磁正反演联合解译,能够综合利用地质体之间的物性差异、成因关系界定其几何形态,从而在三维环境中建立它们的时空关系,即三维地质模型,为研究区深部找矿、矿体定位预测以及金属矿产资源定量评价提供技术支撑和新途径      

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。     

基于线框单元体的三维闭合地质块体构建方法

为能充分利用空间数据模型中的拓扑关系来实现三维闭合块体的构建,引入了表示简单块体轮廓的线框单元体概念来组织三维模型间各要素之间的拓扑关系;并以此为基础给出了以方向边和方向三角形作为基本识别单元进行三维简单形体的自动识别方法。应用实例表明：利用该方法不仅可以准确构建复杂地质块体,还可以准确描述块体内各要素的拓扑关系,再现局部特殊地质现象,如小断层（悬面）等。为三维地质模型在地震正演模拟、射线追踪等分析应用方面提供了基础。     

突泉盆地磁性体重力场剥离的方法技术及岩体三维显示

各地层中赋存的岩体可能形成局部重力异常,对重力资料的密度界面反演计算可靠性产生影响,所以在进行反演计算之前去除岩体引起的异常影响,可增强密度界面反演的可靠性.笔者以突泉盆地重磁异常资料为基础,通过重磁异常特征分析,切取多条剖面进行2.5D正反演计算,进而对磁性岩体形成的重力场进行剥离,增加了重力场密度界面反演计算的可靠性;同时构建岩体的三维地质模型,清晰反映岩体的空间分布,为对目标地质体进行三维地质填图方法做了初步探索.     

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。     

多源数据三维地质结构模型约束的属性建模方法：以北京市通州城市副中心为例

支持多源异构数据的三维地质建模方法一直是三维地质建模研究的重点和难点之一。本文以北京市通州城市副中心工程地质勘察为例,设计了一种多源数据三维地质模型自动建模方法。该方法首先在数据预处理阶段,利用剖面、地震剖面解译及等值面(线)等数据生成虚拟钻孔,从而将异构的多源数据统一转换成同构的虚拟钻孔数据,然后利用钻孔和虚拟钻孔实现三维地质结构的自动化建模;根据已构建的三维地质结构创建属性模型结构约束,采用六面体网格或四面体的单元结构构建属性模型网格;属性模型网格中的每个属性块通过三维空间插值方法进行属性赋值,然后将属性变化映射为颜色变化,建立了相应的三维地质属性模型,实现了多源数据三维地质结构模型约束的属性建模。该方法已经应用在工程地质勘察和城市地下空间开发等领域,通过使用多源异构的建模数据,使构建的三维地质模型更加完善,有助于三维地质模型的推广和应用。     

基于非结构化网格的大规模磁测数据正则化反演研究

磁测数据解析正演的内存需求与模型规模、观测点数成正比,以其为依托开展大规模磁测数据反演时,计算成本较大。文章利用非结构化网格有限单元法进行磁测正演,分析了地表观测网格、边界节点数和局部网格密度等因素对正演计算精度的影响;在此基础上,基于灵敏度矩阵隐式存储的高斯-牛顿法求解正则化反演目标函数,实现了大规模磁测数据三维反演。理论模型试算和铀矿区域实测数据案例表明,文章所述方法可保证正演计算的精确度,提高了计算效率、减少了反演的内存消耗,可用于复杂条件下大规模磁测数据的三维反演。     

基于重磁联合反演的麻姑山地区深部地质结构解析研究

近年来,随着茶亭铜金矿床等多处新矿床被相继发现,南陵—宣城地区有望成为长江中下游成矿带的新矿集区。其南部的麻姑山地区发育有麻姑山铜矿床,但由于本区第四系地层覆盖面积大、地质勘探程度浅,其深部地质结构尚不清晰,影响了本区隐伏矿床地质找矿工作的深入开展。本文基于地球物理重、磁数据,以已知地质填图和勘探数据为约束,对麻姑山地区深部地质结构进行了2.5D联合反演和深入解析;同时,结合三维地质建模技术和三维地球物理正演方法对解译结果进行了修正和厘定。研究结果表明,三维地质建模技术和三维地球物理正演方法可为2.5D重磁联合反演结果提供修正依据和手段;解析结果能够较好的阐明麻姑山地区的深部地质结构,结合找矿预测条件,能够圈定隐伏找矿预测靶区,可进一步为找矿工作提供更多参考信息。     

危机矿山重磁资料精细处理与解释:以湖北省大冶铁矿为例

针对湖北大冶矿区复杂的地质问题, 基于高精度重磁实测数据, 采用三维重磁数据概率分析和物性反演技术, 实现了大冶矿区重磁资料的精细化处理与解释, 为大冶危机矿山深部及外围找矿提供了重要的参考.在无约束条件下对高磁异常源进行了三维概率成像反演, 并结合地质先验信息完成了矿区航磁异常的带地形人机交互三维反演, 预测了矿区沉积岩类与闪长岩体接触带的空间延展形态, 定量反演了矿区的三维物性特征, 反演结果显示在矿区深部(1000m以下) 及接触带弯折部位为有利的找矿区域, 目前通过实钻已得到证实.      

基于勘探剖面的三维地质模型快速构建及不确定性分析

针对传统勘探剖面构模人工干预较多、模型精确性有待提高等问题,研究了一种智能化与人机交互相结合的三维地质模型快速构建方法,并结合该方法对控制模型不确定性的主要因素及约束方法进行了分析。该方法以面向勘探剖面的三维地质模型构建工作流程为主线,通过优化提升各环节自动化、智能化工作程度以提高三维地质模型构建的速度与精度。基于该方法研发的软件功能模块能较好地实现勘探剖面二维平面快速编图及剖面边界三维空间动态重构,进而基于三维勘探剖面实现面向用户自定义属性约束的地质界线动态提取和三维地质模型快速构建。经实际应用检验表明,该方法不仅能有效提高三维地质模型构建的效率和精度,而且对模型几何形态的不确定性程度具有较好的约束控制作用。     

大冶铁矿田铁山矿区三维地质体建模及深部成矿预测

利用三维地质体建模软件Minexplorer建立了湖北大冶铁矿田铁山矿区矽卡岩矿体的三维地质模型,并对其进行了深部成矿预测。通过收集钻孔数据,建立地质数据库,生成三维钻孔;通过剖面定义、单工程矿体圈定、剖面编辑、曲面连接、封装成体建立矿体三维模型,获得铁山矿区三维地形-地质模型。该模型显示,铁山矿体呈NWW向展布,应沿该方向部署找矿;黑云母辉石闪长岩呈S形接触的转折部位是成矿的有利位置。矿体与航磁异常复合关系表明,5号矿体下方存在巨大找矿潜力,狮子山-尖山是下一步找矿勘探的重点方向。2号矿体与地层复合关系表明,铁矿体主要赋存于闪长岩上方和大理岩下方,因此,沿闪长岩和大理岩往下延伸可以寻找铁矿体。2号矿体主成矿元素Fe含量具有随深度增加而逐渐降低的变化趋势,显示矿化强度由浅部到深部逐渐减弱的变化特点,暗示2号矿体在-700 m深部以下的找矿潜力较小。三维控矿构造界面的凹兜部位和平缓部位是找矿的有利位置。     

青海格尔木市野马泉M14磁异常区三维地质建模与成矿预测

野马泉M14磁异常区位于祁漫塔格成矿带,为接触交代热液(矽卡岩)型铁多金属矿床。根据最新勘查成果,运用3DMine三维建模软件建立矿区三维可视化的钻孔模型、地表及范围模型、地层模型、断层模型、岩体模型、蚀变带模型、矿体模型、磁异常模型,进而建立矿区块体模型。通过综合分析矿区成矿地质特征确定矿床找矿标志,利用标志变量对块体模型进行赋值,从而进行定量成矿预测。通过属性约束圈定4个找矿靶区,并对各靶区进行找矿潜力分析。借鉴传统成矿预测方法,探索在三维建模的基础上进行定量成矿预测,实践表明该方法简便快捷、易于实现。     

地球物理位场可视化建模初步探讨

在对重磁场正演方法和科学计算可视化发展现状分析的基础上 ,初步探讨了物理地质模型的重磁场三维正演及可视化的实现基础和思路 ;简述了将重磁模型正演算法与可视化算法有机集成 ,从而实现重磁场物理地质模型的可视化建模的可行性。     

山东齐河地区航磁磁场特征与深覆盖区铁矿靶区预测

通过开展1∶5万直升机航磁测量,进一步研究山东齐河深覆盖区侵入岩体与矽卡岩铁矿的赋存特征和分布规律。以高精度航磁资料为基础,结合地质和钻探成果,研究该区岩浆岩的航磁异常及断裂分布特征,编制了航空物探推断岩性构造图。通过研究深覆盖区不同规模及埋深磁铁矿石模型ΔT异常曲线特征、航磁ΔT异常对比结果及重点剖面L8040线航磁ΔT人机交互反演结果,获得了深覆盖区铁矿的航磁磁场特征,建立了矽卡岩铁矿的地质、地球物理找矿标志,预测了铁矿找矿远景区。共圈定了7个铁矿找矿远景区和8个铁矿找矿靶区,预测铁矿资源量达1.5亿t。该成果对山东齐河地区基础地质研究和深覆盖区铁矿靶区预测具有重要参考价值。     

任意形状地质体数值积分法重磁场三维可视化反演

任意形状地质体数值积分法重磁场三维可视化反演,采用辛普生积分和梯形积分实现三度体磁场三重积分的近似计算,模型修改在剖面内完成,对x,y不同方向剖面逐条修改拟合,克服了模型难以修改和细化的困难.在Windows环境下,用Visual C语言、OpenGL函数实现了复杂立体模型的三维可视化反演.该方法适合于开采阶段的交互反演解释,将该方法运用于大冶铁矿,取得了很好的地质效果.     

磁总场梯度数据三维反演方法及应用

磁总场三方位梯度数据相对于总场数据包含更丰富的异常信息,将梯度数据应用于三维磁化率反演中,可以更准确地描述异常体。本文采用最小模型结构反演方法进行三维磁化率反演成像,并采用对数障碍法对磁化率的反演取值范围进行约束。通过模型试验,对磁总场异常数据及其三轴梯度数据进行单独反演、联合反演,结果表明三轴梯度联合反演结果可以更好地刻画异常体形态,更有效地分辨邻近异常体,反演物性更合乎实际。将此反演技术应用于大冶铁矿高精度航磁数据反演解释,取得了较好的应用效果。     

山东齐河地区航磁磁场特征与深覆盖区铁矿靶区预测

通过开展1∶5万直升机航磁测量,进一步研究山东齐河深覆盖区侵入岩体与矽卡岩铁矿的赋存特征和分布规律。以高精度航磁资料为基础,结合地质和钻探成果,研究该区岩浆岩的航磁异常及断裂分布特征,编制了航空物探推断岩性构造图。通过研究深覆盖区不同规模及埋深磁铁矿石模型ΔT异常曲线特征、航磁ΔT异常对比结果及重点剖面L8040线航磁ΔT人机交互反演结果,获得了深覆盖区铁矿的航磁磁场特征,建立了矽卡岩铁矿的地质、地球物理找矿标志,预测了铁矿找矿远景区。共圈定了7个铁矿找矿远景区和8个铁矿找矿靶区,预测铁矿资源量达1.5亿t。该成果对山东齐河地区基础地质研究和深覆盖区铁矿靶区预测具有重要参考价值。     

地震正演模型在预测薄储层中的应用

正演模型的建立将地质模型和地震模型有机地结合起来,不仅能区分岩性,也能进行有效的烃类检测.通过对哈萨克斯坦国某油田白垩系储层分析,经过岩石物理建模、AVO正演、楔状模型正演和确定性反演等一系列步骤,准确地预测了油水界面和储层分布情况,进一步证实了地质分析结果,从而减少了地震反演的多解性.     

基于逻辑回归的东天山红海矿床三维成矿预测研究

结合新疆东天山卡拉塔格地区红海VMS铜锌矿床成矿地质背景,基于矿区积累的地质和物探数据,构建了三维地质模型。利用三维距离分析和地球物理反演方法,定量提取了多种控矿因素;采用逻辑回归模型进行了深部成矿预测并圈定了找矿有利单元。预测结果表明,逻辑回归模型能够较好地识别红海矿床深部隐伏矿体,圈定的找矿有利单元约占研究区所有块体单元的3.95%,包含了红海已知矿体块体单元的96.43%。找矿有利单元主要沿红海矿区NE向和NW向两条主断裂分布,在已知矿体的南部存在较高成矿概率的区域,体积约为86×10⁶m³,主要埋藏深度为地表下250～600 m,可作为下一步找矿勘探的重点区域。     

三维地质模型不确定性分析及对三维成矿预测结果的影响解析

三维地质模型是三维成矿预测最重要的数据基础之一,其准确性对于深部预测靶区的圈定具有十分重要的意义。然而,三维地质模型存在一定程度的不确定性,其不确定性主要是受到地质体与地质结构自身的复杂性,数据密度、误差和建模方法等多方面影响。本文以长江中下游成矿带钟姑矿田为例,基于隐式三维地质建模及蒙特卡洛模拟方法,对控制剖面中地质界线产状引起的三维地质模型的不确定性开展定量分析,并度量和评价其对三维成矿预测结果的影响。研究结果显示,深部地质界线的产状倾角及倾向变化会导致三维地质模型产生不同程度的不确定性。通过扰动策略,能够有效开展相关的不确定性分析和度量工作;三维地质模型的不确定性会在一定程度上影响三维成矿预测结果,但三维成矿预测方法具有一定的鲁棒性,基于预测结果圈定的找矿靶区位置相对稳定。对于具有较高不确定性的深部预测靶区,进一步工作可通过降低三维地质模型的不确定性或增加其他预测信息等方式,提高预测结果的确定性,以降低找矿勘探风险。