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)模型描述進行描述，提出了三維斷層模型的建模方法，具有很好的實際指導意義。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，對找礦勘探有很好的指導作用，若果找到一種斷層數(shù)據(jù)模型，能很好的實現(xiàn)對地層模型和斷層模型進行建模，很好的表達兩種對象的相互關(guān)系，對空間查詢、拓撲關(guān)系、幾何特征、屬性特征可以進行很好的可視化表達，那對我們的地質(zhì)勘探是一個很好的幫助。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，對模型的空間查詢、空間計算、空間分析等對地質(zhì)找礦勘探的功能都比較缺失，要實現(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地層深度范圍內(nèi)的地層名稱、各個地層、斷層之間的拓撲關(guān)系、各個地層的厚度以及上下交界面的點集坐標、各個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，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規(guī)則的網(wǎng)格然后用相應的網(wǎng)格描述地質(zhì)體，三維規(guī)則網(wǎng)格法的特點是簡單，不足之處是巨大的數(shù)據(jù)集和計算工作量。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)量和運算量遠遠小于體描述方法。通過添加適量的控制點，可在不同程度上改善地質(zhì)體表面的空間形態(tài)，使其更接近真實的自然狀態(tài)；也可以通過減少控制點的方法來減少某個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雜的她質(zhì)體（例如標志層位的翻卷），其應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雜地質(zhì)構(gòu)造三維斷層模型，但實現(xiàn)四面體法的技術(shù)也更為復雜。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)觀測點集、鉆孔點集、剖面點集、平面點集。地質(zhì)觀測點集的數(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，當斷層面的狀態(tài)變化不大，就用一個點解決問題，如果很復雜，就需要在關(guān)鍵點采集數(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)計學方法推測得到，鉆孔數(shù)據(jù)包括孔口坐標、斷層深度、鉆孔傾斜度、底層缺失或重復的厚度。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。平面點集是斷層面與不同深度的地層的上下盤面的交線上的點的集合，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)點集只是間接的表達了斷層的結(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，進行相應的數(shù)學變換和離散化操作，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，斷層的存在導致地質(zhì)體錯位、即標志曲面的不連續(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)標志面的tin表面。在這里，技術(shù)關(guān)鍵是對斷層兩側(cè)不連續(xù)標志面形態(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)的對應標志面。對多條斷層的處理，是視多條斷層之間有無切錯關(guān)系分為兩種情況：其一是斷層之間不存在切錯關(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，斷層之間的切錯關(guān)系存在時間遞進序列，先做出最