斷層模型及建模方法的研究.doc

斷層模型及建模方法的研究摘要：對(duì)斷層模型建模的意義，基于鉆孔及其派生數(shù)據(jù)的斷層模型、三維斷層模型的數(shù)據(jù)采集、斷層模型的建模方法的數(shù)據(jù)模型描述進(jìn)行描述，提出了三維斷層模型的建模方法，具有很好的實(shí)際指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：斷層模型；數(shù)據(jù)模型；三維建模fault models and modeling studypan yong(hunan information science vocational college,changsha 400100,china)abstract:the significance of fault modeling,based on data derived from drilling and the fault model,fault model three-dimensional data acquisition,modeling fault model to describe the data model describes the proposed method of modeling three-dimensional fault model,has a good practical guide.keywords:fault model;data model;three-dimensional modeling一、前言斷層是一種地質(zhì)構(gòu)造，一般主要部分都在看不到的地面下，對(duì)找礦勘探有很好的指導(dǎo)作用，若果找到一種斷層數(shù)據(jù)模型，能很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)地層模型和斷層模型進(jìn)行建模，很好的表達(dá)兩種對(duì)象的相互關(guān)系，對(duì)空間查詢、拓?fù)潢P(guān)系、幾何特征、屬性特征可以進(jìn)行很好的可視化表達(dá)，那對(duì)我們的地質(zhì)勘探是一個(gè)很好的幫助。以前我們的斷層數(shù)據(jù)模型主要有：將斷層視為地層單元的邊界，構(gòu)建斷層模型；利用剖面數(shù)據(jù)采用v型斷面法構(gòu)建斷層模型；基于輪廓線重構(gòu)的斷層面構(gòu)建法；由斷層面的傾向和傾角構(gòu)建小的斷層面，由許多斷層面構(gòu)建斷層模型；基于平面圖的線框模型；基于體、面、環(huán)、邊、結(jié)點(diǎn)的斷層數(shù)據(jù)模型。所有這些斷層模型都只注重于模型的三維可視化表現(xiàn)功能，對(duì)模型的空間查詢、空間計(jì)算、空間分析等對(duì)地質(zhì)找礦勘探的功能都比較缺失，要實(shí)現(xiàn)一種能解決上述問題的斷層數(shù)據(jù)模型。二、基于鉆孔及其派生數(shù)據(jù)的斷層模型鉆孔數(shù)據(jù)資料中可以找到各個(gè)地層深度范圍內(nèi)的地層名稱、各個(gè)地層、斷層之間的拓?fù)潢P(guān)系、各個(gè)地層的厚度以及上下交界面的點(diǎn)集坐標(biāo)、各個(gè)厚度處的巖性特征等相關(guān)信息。廣義三棱柱能體現(xiàn)鉆孔施工過程中可能歪斜的特點(diǎn)，因而能很好的描述鉆孔的特征，用廣義三棱柱的上下面的三角形面表示地層的上下面，側(cè)面表示地層之間的關(guān)系，體元表示地質(zhì)體的實(shí)體。通過鉆孔數(shù)據(jù)建立斷層模型是很好的，但一般落在斷層上的鉆孔很少，這樣用來描述斷層的數(shù)據(jù)就很少，為了很精密的表達(dá)斷層模型，我們就利用已有的地層和斷層的數(shù)據(jù)資源，采用空間插值法虛擬鉆孔資料，用來作為斷層建模的數(shù)據(jù)，能加大斷層建模的精密度。三、斷層模型的建模方法的數(shù)據(jù)模型描述構(gòu)建三維斷層模型的方法可分為表面建模法和實(shí)體建模法兩大類，其核心是數(shù)據(jù)模型。目前三維地質(zhì)體建模較典型的數(shù)據(jù)模型有規(guī)則網(wǎng)格法、tin表面法、四面體法等；三維規(guī)則網(wǎng)格法是將研究空間剖分為多個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格然后用相應(yīng)的網(wǎng)格描述地質(zhì)體，三維規(guī)則網(wǎng)格法的特點(diǎn)是簡單，不足之處是巨大的數(shù)據(jù)集和計(jì)算工作量。tin法是一種利用不規(guī)則三角形面片建立地質(zhì)模型的方法，常采用delaunay三角剖分，該方法屬于表面描述方法，其數(shù)據(jù)量和運(yùn)算量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于體描述方法。通過添加適量的控制點(diǎn)，可在不同程度上改善地質(zhì)體表面的空間形態(tài)，使其更接近真實(shí)的自然狀態(tài)；也可以通過減少控制點(diǎn)的方法來減少某個(gè)局部的工作量而不影響整體空問形態(tài)。tin表面法不能直接描述復(fù)雜的她質(zhì)體（例如標(biāo)志層位的翻卷），其應(yīng)用受到一定程度的限制。四面體法是多面體法的一種，屬于體描述方法，四面體是體元素的最小單元，四面體法不僅可以描述地質(zhì)體的表面形態(tài)，通過體函數(shù)插值，還可以描述地質(zhì)體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征。四面體法可用于建立復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造三維斷層模型，但實(shí)現(xiàn)四面體法的技術(shù)也更為復(fù)雜。四、三維斷層模型的數(shù)據(jù)采集三維斷層模型的建模的數(shù)據(jù)來源一般都是來自地質(zhì)觀測點(diǎn)集、鉆孔點(diǎn)集、剖面點(diǎn)集、平面點(diǎn)集。地質(zhì)觀測點(diǎn)集的數(shù)據(jù)一般都是描述斷層的幾何信息和屬性特征，有觀測點(diǎn)的位置、斷層面的走向、傾向、傾角，斷層的段距、斷層的性質(zhì)、斷層面的特征，當(dāng)斷層面的狀態(tài)變化不大，就用一個(gè)點(diǎn)解決問題，如果很復(fù)雜，就需要在關(guān)鍵點(diǎn)采集數(shù)據(jù)。地下深處的地質(zhì)特征一般由鉆孔數(shù)據(jù)根據(jù)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法推測得到，鉆孔數(shù)據(jù)包括孔口坐標(biāo)、斷層深度、鉆孔傾斜度、底層缺失或重復(fù)的厚度。由鉆孔數(shù)據(jù)可以確定斷層性質(zhì)、斷距、斷層變化情況等。剖面點(diǎn)集是從鉆探或者地震勘探獲得的特定位置和方向的地質(zhì)剖面圖上采集的數(shù)據(jù)，斷層一般在剖面圖上呈現(xiàn)直線或曲線形態(tài)，一組平行或近似平行的剖面就可以描述斷層的空間位置和空間形態(tài)特征。平面點(diǎn)集是斷層面與不同深度的地層的上下盤面的交線上的點(diǎn)的集合，這些交線反映了斷層的空間形態(tài)和延伸情況。這四種數(shù)據(jù)點(diǎn)集只是間接的表達(dá)了斷層的結(jié)構(gòu)特征或空間形態(tài)，要建立斷層模型，就要以這些數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)，尋找適合的數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)變換和離散化操作，構(gòu)建適合建模的混合斷層模型數(shù)據(jù)集，完成模型構(gòu)建。五、三維斷層模型的建模方法研究斷層模型的三維建模是所有地質(zhì)構(gòu)造建模中比較難的一種構(gòu)造，要用到特殊的三維處理可視化技術(shù)，我們利用tin表面法技術(shù)，解決三維斷層模型的建模，首先解決比較簡單的單一斷層的情況，斷層的存在導(dǎo)致地質(zhì)體錯(cuò)位、即標(biāo)志曲面的不連續(xù)，將斷層面視為厚度為零的空間幾何曲面，可以分別建立斷層面和相關(guān)標(biāo)志面的tin表面。在這里，技術(shù)關(guān)鍵是對(duì)斷層兩側(cè)不連續(xù)標(biāo)志面形態(tài)的處理，本文采用“局部法和整體法”等兩種方法。局部法將斷層兩側(cè)的標(biāo)志面分別加以處理。整體法是指統(tǒng)一處理斷層兩側(cè)的對(duì)應(yīng)標(biāo)志面。對(duì)多條斷層的處理，是視多條斷層之間有無切錯(cuò)關(guān)系分為兩種情況：其一是斷層之間不存在切錯(cuò)關(guān)系，可以采用局部法或整體法逐條斷層分別處理；另一種是斷層之間存在著切割關(guān)系，斷層之間的切錯(cuò)關(guān)系存在時(shí)間遞進(jìn)序列，先做出最