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        基于Surpac的盆地三維地質(zhì)建模方法淺析

        2019-01-03 02:03:51王天毅曾忠誠楊濤張若愚李琦菅坤坤
        西部資源 2019年4期
        關(guān)鍵詞:盆地

        王天毅 曾忠誠 楊濤 張若愚 李琦 菅坤坤

        摘要:隨著我國地質(zhì)事業(yè)進入了新階段,出現(xiàn)了包含城市地質(zhì)以及三維地質(zhì)填圖等新的領(lǐng)域,地質(zhì)工作由傳統(tǒng)的二維開始向三維轉(zhuǎn)變,因此三維地質(zhì)建模技術(shù)就顯得尤為重要。文章以Surpac軟件為基礎(chǔ),盆地三維地質(zhì)建模為主干,通過建模流程、建模資料收集和整理、影響建模效果的因素分析等六個方面,詳細介紹了三維地質(zhì)建模的技術(shù)路線、技術(shù)方法和影響因素。三維地質(zhì)建模過程實質(zhì)是受各種地質(zhì)資料約束而進行修正模型的過程,利用的地質(zhì)資料越豐富構(gòu)建的模型就越真實。三維地質(zhì)建模技術(shù)在地質(zhì)要素可視化和地質(zhì)資料綜合利用等方面具有顯著的優(yōu)勢。

        關(guān)鍵詞:三維地質(zhì)建模;Surpac;盆地

        1.三維建模的流程概述

        三維地質(zhì)建模工作有一套技術(shù)流程。首先對工作區(qū)已有地質(zhì)資料和生產(chǎn)資料進行收集,一般要收集工作區(qū)地質(zhì)圖、地質(zhì)剖面圖、物探剖面資料、斷層資料、探槽和鉆孔編錄等資料,其次,對收集到的資料數(shù)據(jù)進行分門別類整理,根據(jù)項目的具體情況對整理后的數(shù)據(jù)分別進行處理,并轉(zhuǎn)換成Surpac軟件可以識別的數(shù)據(jù)類型,然后,將整理后的數(shù)據(jù)分別導人到Surpac軟件中.再次進行數(shù)據(jù)的整理,并保存為Surpac軟件默認的數(shù)據(jù)格式,最后,利用處理好的數(shù)據(jù)進行研究區(qū)地形、地層、斷層三維建模,得到三維地質(zhì)模型。

        2.三維地質(zhì)建模資料整理

        地質(zhì)資料包含的大量數(shù)據(jù)是整個三維地質(zhì)建模工作的重要基礎(chǔ),但這些數(shù)據(jù)一般是不可以直接使用的,因此,資料的有效整合是整個項目得以順利進行的第一步。收集和應(yīng)用到的資料包括:工作區(qū)地質(zhì)圖、地質(zhì)剖面圖、物探資料、斷層資料、探槽、鉆孔和各種報告等資料。

        2.1地質(zhì)圖

        由于盆地一般進行三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查,項目的重點在于地表以下內(nèi)容,同時,盆地工作區(qū)范圍一般比較大,尤其是盆地周邊地區(qū)出露的地質(zhì)體類型十分復雜,地質(zhì)體的數(shù)量非常多,所以可以根據(jù)項目的工作重點和實際情況,以“盆地內(nèi)部留重點,盆地邊部留主體”為指導思想,需要將收集到的地質(zhì)圖進行重新整理,在整理的過程中以地質(zhì)塊體為劃分重點,出露單獨的、過于小的地質(zhì)體選擇去除,對單個出露面積小但同一類型出露范圍較大的地質(zhì)體進行合并,超過一定長度和流域面積的河流內(nèi)容予以保留,其余的給予去除。首先將涉及的各地質(zhì)圖投影到同一中央經(jīng)線并拼合在一起,然后進行合并地質(zhì)圖圖面的整飾,在此過程中參考大中比例尺地質(zhì)圖,最后得到供建模使用的盆地地質(zhì)圖。

        2.2地形圖

        地形圖是一個地區(qū)最基本的資料,它可以直觀地反映工作區(qū)的地形地貌特征。首先將涉及的地形圖投影到同一中央經(jīng)線并拼合在一起,其次,進行圖面整飾,去除非等高線內(nèi)容以及許多無屬性的線段,給不帶高程屬性的地形線賦值,最后用Mapgis提取工作區(qū)范圍內(nèi)的地形文件,并將地形線的格式轉(zhuǎn)換為.dxf格式,并單獨保存。

        2.3鉆孔資料

        鉆孔數(shù)據(jù)是地質(zhì)技術(shù)人員在野外鉆探現(xiàn)場記錄并整理的第一手技術(shù)資料,對于地質(zhì)剖面的形成及其他深部信息的獲取具有十分重要的作用。首先,將鉆孔涉及的地層資料進行梳理,其次,根據(jù)最新的地質(zhì)認識重新劃分鉆孔中的標志層,對已經(jīng)廢除的地層代號進行刪除,對未細分的老資料進行重新分層,最后,將鉆孔資料整理成表格方便以后查閱,同時,將整理好的鉆孔位置投影在最新的地質(zhì)圖上。

        2.4物探資料

        雖然地下有鉆孔資料可以顯示地質(zhì)情況,但僅僅是局部,且對于新生代沉積較發(fā)育的盆地而言,大多鉆孔資料作用也有限,而物探的測量手段多樣,探測深度可以達到項目的要求,所以,應(yīng)盡可能收集各種比例尺物探(重、磁、電、震)資料,尤其是盆地內(nèi)部或者穿越盆地的物探剖面資料對三維地質(zhì)建模工作十分重要。首先根據(jù)地質(zhì)認識對收集到的物探剖面數(shù)據(jù)進行重新解譯,同時對未達到盆地邊界的物探剖面結(jié)合鉆孔資料進行合理延伸,其次,將所有解譯的地質(zhì)剖面進行參數(shù)變換,得到數(shù)條統(tǒng)一比例尺的地質(zhì)剖面,最后,用Mapgis將解譯的地質(zhì)剖面線文件格式轉(zhuǎn)換為.dxf格式,并單獨保存。

        2.5斷層資料

        盆地周邊及盆地內(nèi)部一般分布著數(shù)量眾多的斷層,有些斷層不僅控制著盆地的邊界,甚至控制著各個時期地層的展布,斷層研究是三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查工作的又一個重點。首先將收集到的各個時期的斷層資料分類梳理,在此過程中需要參考收集到的探槽資料,其次,以最新的地質(zhì)認識整理斷層資料,將最新證明不存在的斷層去除,斷層位置不準及延伸不準確的進行修正,以前不存在但通過新技術(shù)發(fā)現(xiàn)的斷層添加上去,確定各個斷層之間的相互交切關(guān)系,最后將斷層投影到最新的地質(zhì)圖上,同時資料整理成表格。

        2.6地質(zhì)剖面圖

        地質(zhì)剖面圖是反映工作區(qū)地質(zhì)調(diào)查成果的一種基本圖件。地質(zhì)剖面圖是劃分地質(zhì)單元的基礎(chǔ)資料,是地質(zhì)填圖工作的前提。首先確定盆地的主構(gòu)造線方向,收集剖面應(yīng)該以垂直盆地主構(gòu)造線方向的資料為主,若物探解譯的地質(zhì)剖面數(shù)量不能夠滿足建模要求,則需要多條圖切剖面來彌補,確定合適的剖面間距,重點地層區(qū)剖面間距可適當進行加密,剖面橫縱比例尺一致,在畫圖切剖面時應(yīng)以距離最近的物探解譯剖面為參考,同時將剖面經(jīng)過的鉆孔和斷層資料應(yīng)用在剖面編制中。在地質(zhì)剖面圖中,斷層線統(tǒng)一用紅色,其余的線(地形線、分層界線)用黑色。

        2.7其他資料

        收集工作區(qū)其他相關(guān)文字及圖件資料,包括區(qū)域地質(zhì)報告、勘探報告及論文等資料。

        3.構(gòu)建三維地質(zhì)模型

        3.1地表模型

        地表模型可以將工作區(qū)的地形與地貌直觀、清楚地展現(xiàn)出來,將來也可以同地層實體模型拼接在一起,用于直接切地質(zhì)剖面。建立地表模型是三維建模的第一步,也是必不可少的一步。首先,將格式為.dxf的地形文件導人到Surpac軟件中,保存為軟件默認的.str格式,其次選取兩個特定的點,進行線文件2D轉(zhuǎn)換操作,使地形移動到真實的三維空間位置,然后,使用清潔層功能,刪除地形線中的交叉點和重復點,對線串進行統(tǒng)一編號,最后,用DTM工具創(chuàng)建地表模型,單獨保存。同時也可以利用邊界線和地表模型建立地表實體模型。

        3.2地層實體模型

        建立地層模型是三維地質(zhì)建模的重點工作,地層模型是整個三維地質(zhì)建模最重要的成果。首先,將格式為.dxf格式的地質(zhì)剖面線分別導人到surpac軟件中,保存為軟件默認的.str格式,每條剖面選取兩個特定的點,進行線文件2D轉(zhuǎn)換操作,使剖面移動到真實的三維空間位置,其次,運用線文件工具進行各個地質(zhì)體的解譯,解譯線必須是閉合的且一般為順時針,每個地層解譯線需單獨保存,解譯時應(yīng)注意相鄰地層之間接觸空隙的問題,接下來,打開相同地層的解譯線,使用創(chuàng)建三角網(wǎng)功能創(chuàng)建地層實體模型,并進行有效性驗證,一般需要輔助以手動進行部分三角形連接,然后,使用相同方法將所有涉及的地層進行實體建模,注意各個地層實體模型需單獨保存,且修改dtm時對應(yīng)的線文件也會一同修改,最后,利用事先做好的地表實體模型切割掉多余的部分,使得到的地層實體模型可以和地表模型完美的套合在一起,并單獨保存。

        3.3斷層模型

        斷層模型是三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的重要組成部分,各個斷層的展布不僅可能控制著地層的展布,還可能控制著盆地的邊界,因此建立斷層模型十分有意義。首先,在制作圖切剖面時,已經(jīng)將斷層的信息分別錄入,且斷層線為紅色表示,當?shù)刭|(zhì)剖面輸入到surpac軟件中,斷層線被分配了不同的線串號,單獨保存出來,其次,根據(jù)收集和整理到的斷層資料,將surpac軟件中的斷層線再分類,不同斷層用不同的線串號進行保存,接下來,使用創(chuàng)建三角網(wǎng)功能將相同線串號的線進行創(chuàng)建斷層模型并保存,同樣的,其他線串號的斷層線也分別建立斷層模型并分別保存起來,最后,將所有斷層模型合并成一個斷層模型文件并單獨保存。

        4.結(jié)語

        (1)三維地質(zhì)建模過程實質(zhì)是一種受約束過程,收集及應(yīng)用的地質(zhì)資料越豐富,構(gòu)建的模型就越接近真實地質(zhì)情況,因此建模前期的地質(zhì)資料收集與整理工作要給予高度重視。(2)相比傳統(tǒng)的二維軟件,三維軟件進入地質(zhì)工作者的視野較晚但具有一定的優(yōu)越性,以Surpac為代表的三維地質(zhì)建模軟件功能十分強大,尤其在地質(zhì)要素可視化和地質(zhì)資料綜合利用等方面具有顯著的優(yōu)勢。(3)我國地質(zhì)工作進入了新階段,三維地質(zhì)建模技術(shù)在接下來的地熱能勘探、城市地質(zhì)以及三維地質(zhì)填圖等領(lǐng)域定能發(fā)揮重要作用。因此應(yīng)加快三維地質(zhì)建模技術(shù)的人才培養(yǎng)工作,尤其是盆地建模領(lǐng)域的人才培養(yǎng)。

        參考文獻:

        [1]陳應(yīng)軍,嚴加永.澳大利亞三維地質(zhì)填圖進展與實例Ⅱ]地質(zhì)與勘探,2014, 50(05):884-892.

        [2]屈紅剛,潘懋,劉學清,等.城市三維地質(zhì)建模及其在城鎮(zhèn)化建設(shè)中的應(yīng)用[J].地質(zhì)通報,2015,34(07):1350-1358.

        [3]竇帆帆,占莎莎.基于GOCAD平臺的三維成礦預測技術(shù)實現(xiàn)——以證據(jù)權(quán)重法為例[J].西部資源,2018(02):195-196.

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