一個(gè)不確定度模型的三維褶皺與斷層重建(中文)

1、一個(gè)不確定度模型的三維褶皺與斷層重建-以高山隧道為例為了改善奧地利與意大利之間的鐵路連接，一座隧道，從福爾因斯布魯克（57公里），正在研究。設(shè)計(jì)走廊橫切大和強(qiáng)烈的構(gòu)造部分東阿爾卑斯山脈，由復(fù)雜的變質(zhì)巖和火成巖巖性和多相結(jié)構(gòu)下開(kāi)發(fā)的韌脆性變形條件。為了建模的子表面地質(zhì)的地區(qū)，表面和子表面地質(zhì)數(shù)據(jù)已被集成在一個(gè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)。利用2種方法對(duì)走廊的意大利部分的三維地質(zhì)模型進(jìn)行了構(gòu)建。第一種是一種比較傳統(tǒng)的方法，涉及多個(gè)平行和交叉的橫截面的重建。它已與定制開(kāi)發(fā)的腳本，使一個(gè)自動(dòng)工程結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)使用arcgiss軟件實(shí)現(xiàn)，在表面和沿鉆孔采集到的橫截面。的投影方向可以被控制，并從一個(gè)詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析的方向數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)

2、上獲得的結(jié)構(gòu)趨勢(shì)。其他arcgiss腳本使橫切剖面連接網(wǎng)絡(luò)和幫助保護(hù)他們的一致性。第二方法涉及到一個(gè)真正的三維地質(zhì)模型gocads匯編。就時(shí)間效率和可視化而言，二是更強(qiáng)大的方法。的基本結(jié)構(gòu)地質(zhì)假設(shè)，然而，在第一種方法適用于類似。除了3D模型，編寫腳本（arcgiss和gocads）已被開(kāi)發(fā)，它允許在表面或沿鉆孔觀測(cè)結(jié)構(gòu)的深度外推的不確定性估計(jì)。這些腳本允許分配的每個(gè)投影的結(jié)構(gòu)元素（即，地質(zhì)邊界，斷層和剪切帶）的參數(shù)估計(jì)的可靠性?；緟^(qū)別的'data-driven”插值和外推'knowledge-based”地質(zhì)特征的深度進(jìn)行了討論和后果的不確定性估計(jì)三維地質(zhì)模型進(jìn)行評(píng)估。1、介

3、紹和動(dòng)機(jī)三維地質(zhì)模型是基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的目的，在預(yù)測(cè)地質(zhì)條件的深度，但強(qiáng)烈影響不同來(lái)源的不確定性。這些來(lái)源包括整體結(jié)構(gòu)和地層現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，需要預(yù)測(cè)，地形的深度、地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域的態(tài)度和巖層的連續(xù)性。傳統(tǒng)上，子表面模型是基于網(wǎng)絡(luò)的橫截面，有時(shí)使用合理的定量結(jié)構(gòu)地質(zhì)方法，但更多的往往是設(shè)計(jì)的手使用地質(zhì)洞察力和毫米紙。這種地質(zhì)模型是很難實(shí)現(xiàn)的，因此，在復(fù)雜的多聚變形地區(qū)，因此而不可靠的。在這樣的網(wǎng)站，沒(méi)有區(qū)域的結(jié)構(gòu)趨勢(shì)可以被定義為東方的橫截面與適當(dāng)?shù)慕顷P(guān)系的基本結(jié)構(gòu)（見(jiàn)拉姆齊和胡貝爾，1987，366，討論如何東方的橫截面與結(jié)構(gòu)趨勢(shì)）。另一方面，真正的三維地質(zhì)建模軟件，如gocads，允許逃生的二維方法的許

4、多局限性，近年來(lái)這樣的包裝增加了他們的能力處理復(fù)雜的多變形結(jié)構(gòu)。因此，這些建模技術(shù)的應(yīng)用變得越來(lái)越方便和有用的，提高質(zhì)量的預(yù)測(cè)和易于開(kāi)發(fā)模型的結(jié)構(gòu)與平均計(jì)算機(jī)技能的地質(zhì)學(xué)家。隨著對(duì)地下地質(zhì)模型的各種相關(guān)的不確定性可以減少，但不能消除，通過(guò)（1）正確的'genetic”認(rèn)識(shí)的起源和發(fā)展的地層和地質(zhì)構(gòu)造，（2）嚴(yán)格的投影技術(shù)，必須反映構(gòu)造過(guò)程中的領(lǐng)域公認(rèn)的用法（拉姆齊和胡貝爾，1987；德肯普，1998；bistacchi等人，2004）。最后一點(diǎn)是非常重要的，特別是當(dāng)子表面的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，從地質(zhì)和結(jié)構(gòu)觀測(cè)資料收集在地球表面。本文將顯示，在低于可用的信息是完全不同的問(wèn)題，內(nèi)插空間域上的相關(guān)數(shù)據(jù)

5、深度的地質(zhì)構(gòu)造（包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)外推，鉆孔和地震）。在工程項(xiàng)目中，如隧道或采礦工程，地質(zhì)模型中的不確定性，可能會(huì)導(dǎo)致財(cái)務(wù)和人力風(fēng)險(xiǎn)和不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)決策。例如，在隧道工程在山區(qū)，韌性變形的理解可能預(yù)測(cè)沿隧道巖性是重要的，而脆性變形研究可能是更重要的在處理機(jī)械和水文地質(zhì)條件。雖然深鉆孔，在他們盡管成本高，可提供局部交叉檢查，他們是不足夠的驗(yàn)證大而深的模式。因此，減少地質(zhì)不確定性最小施加適當(dāng)?shù)慕＜夹g(shù)后，它是重建為剩余空間分布的不確定性評(píng)估相關(guān)的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)很重要，如果有必要，在其中的不確定性是unacce地區(qū)計(jì)劃的新研究接受的。在這一領(lǐng)域的應(yīng)用，三維建模軟件仍然具有非常有限的能力。比如在gocads，僅是一

6、種“不確定性”，'structural可以處理那些根據(jù)用于時(shí)間地震數(shù)據(jù)的深度轉(zhuǎn)換的速度函數(shù)。認(rèn)識(shí)到這一局限性，教師等。（2006）提出了一種基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)估算地質(zhì)模型不確定性的程序。不幸的是，他們的做法只能解釋簡(jiǎn)單的幾何形狀，如輕輕的疊層，它可以以2.5D模型。本文討論的案例涉及57公里的鐵路隧道的研究，最終將連接FORTEZZA鎮(zhèn)（北意大利布列瑟農(nóng)）因斯布魯克奧地利。設(shè)計(jì)走廊占地面積大和強(qiáng)烈的構(gòu)造部分東阿爾卑斯山脈（圖1），它將穿過(guò)隧道，長(zhǎng)1.5公里的路段將作為深。一個(gè)由歐盟研究基金資助項(xiàng)目中硒和BBT（意大利奧地利鐵路公司項(xiàng)目負(fù)責(zé)人），大量新的地質(zhì)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場(chǎng)收集。在設(shè)計(jì)走廊意

7、大利方面，這些數(shù)據(jù)包括詳細(xì)的地質(zhì)圖1:10000，甚至1:5000，3000結(jié)構(gòu)測(cè)量站、巖相學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)分析，和其他測(cè)量。另一方面，沒(méi)有地球物理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，已獲得在項(xiàng)目。由于我們的研究項(xiàng)目，傳統(tǒng)的三維地質(zhì)模型是通過(guò)密集的相互連接的垂直和水平截面的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)。我們開(kāi)發(fā)了自定義投影算法，主要在arcgiss，為了（1）重建截面結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，（2）保證本網(wǎng)絡(luò)的橫截面的內(nèi)部一致性（bistacchi et al.，2004；參見(jiàn)附錄A）。其他的算法已經(jīng)實(shí)施，以評(píng)估結(jié)構(gòu)的深度投影相關(guān)的地質(zhì)不確定性，這是很少跨深鉆孔檢查（bistacchi et al.，2004；參見(jiàn)附錄A）。在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，我們認(rèn)識(shí)到，這種

8、傳統(tǒng)的方法，當(dāng)進(jìn)行定量和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，可以提供可靠的結(jié)果，證實(shí)了我們的預(yù)測(cè)，通過(guò)鉆孔深度在最近證實(shí)。另一方面，這種方法非常耗時(shí)，需要大量的工作來(lái)保證模型的內(nèi)部一致性，提供了非常差的視覺(jué)反饋，進(jìn)行在處理復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，很難（例如斷層橫切平臥褶皺銳角）。在本文中，除了產(chǎn)生arcgiss擬三維模型，并給出模型的一個(gè)整體修訂的初步結(jié)果在gocads真實(shí)的三維環(huán)境，并討論了這兩種方法之間的差異。特別注意的是多相的韌性和脆性結(jié)構(gòu)的三維模型數(shù)據(jù)的地質(zhì)不確定性評(píng)價(jià)模型。2、地質(zhì)環(huán)境2.1。區(qū)域框架阿爾卑斯山起源于中生代的特提斯洋俯沖閉合（白堊紀(jì)始新世）和隨后的歐洲被動(dòng)大陸邊緣和亞得里亞海之間的碰撞（非洲）活動(dòng)板

9、塊邊緣（DAL它et al.，2003，參。其中）。這個(gè)地球動(dòng)力學(xué)演化產(chǎn)生了碰撞楔，在東方的阿爾卑斯山（圖1）組成，從上到下，對(duì)（1）亞德里亞源Austroalpine大陸基底與蓋層推覆構(gòu)造；（2）在陶恩窗口暴露Penninic系統(tǒng)，包括（2a）蛇綠巖的軸承上schieferhu¨LLE推覆（2B）潛在的歐洲衍生的晚禮服大韋內(nèi)迪格山齊勒大陸基底（中央片麻巖）和二疊紀(jì)中生代蓋覆（下schieferhu¨LLE）。在南方，推- Penninic楔橫向并列的adriavergent南阿爾卑斯山脈（3）沿Periadriatic故障系統(tǒng)，其中，在漸新世，是從地幔源巖漿侵位的上升和地

10、殼優(yōu)惠通道（碰撞后巖漿作用；4）。Penninic推覆疊暴露在西部陶恩窗口的特點(diǎn)是，在區(qū)域范圍內(nèi)，由兩W向背斜（grossvenedigerzillertal到S和企鵝N），其中芯片麻狀花崗巖（中央片麻巖）和小paraschists（該DACH）是由一個(gè)狹窄的向形分離（Greiner向斜）和蛇綠巖和大陸蓋單位（上、下schieferhu¨LLE，分別；砂光機(jī)，1929；lammerer et al.，1981；de維奇和巴喬，1982；lammerer，1986；圖1）與向斜本身相關(guān)的是事后透入性片理涉及多相剪切帶（Greiner剪切帶；如賽爾威斯通，1988，1993；斯特芬等，2

11、001）。此外，陶恩窗口的南部邊緣的特點(diǎn)是翻倒的聯(lián)系上schieferhu¨LLE覆在暴露的窗口Austroalpine單位南。所有這些褶皺推覆棧Penninic高山的韌性變形變質(zhì)條件下開(kāi)發(fā)不同的產(chǎn)品。在西部，中部的片麻巖和相關(guān)單位（蓋下schieferhu¨LLE）消失的蛇綠巖上schieferhu¨LLE的下面，由占主導(dǎo)地位的碳質(zhì)陸源calcschists晚侏羅世早白堊世和minormetamorphic蛇綠巖（主要為綠片巖相變質(zhì)和罕見(jiàn)的蛇紋巖片）。這'telescopic”消失的傳統(tǒng)解釋是由于溫柔向西插兩背形鉸鏈（例如比吉et al.，1990；賽爾

12、威斯通et al.，1995）。相比之下，德維奇和巴喬（1982）解釋這種情況與自上而下沿北北東向正斷層南南西構(gòu)造遷移。碰撞Penninic推覆疊是疊加了一個(gè)普遍的綠角閃巖相變質(zhì)作用（砂光機(jī)，1911 tauernkrystallisation）晚始新世漸新世早期時(shí)代（雖然¨Ni，1999，參。其中）。局部subductionrelated藍(lán)片巖相變質(zhì)作用被保留了下來(lái)，由分散的礦物質(zhì)地的文物證明（核鈉閃石，假象后的柱石；賽爾威斯通et al.，1984；賽爾威斯通，1985；賽爾威斯通和長(zhǎng)矛，1985）。漸新世后碰撞巖漿活動(dòng)記錄在研究區(qū)的花崗閃長(zhǎng)巖體（侵入索倫森在Austroalpi

13、ne地下室），騾子長(zhǎng)的'lamella”（片狀體侵入沿Pusteria故障的Periadriatic系統(tǒng)的一部分）和安山質(zhì)巖墻（侵入Austroalpine地下室和上部schieferhu¨LLE calcschists），其產(chǎn)量Rb/Sr年齡在3230毫安云母（博爾西et al.，1972，1978；木¨ller et al.，2001；Mancktelow et al.，2001；圖1）2.2。韌性變形歷史我們的結(jié)構(gòu)的分析使我們能夠推斷出韌性變形歷史的這一部分，不同于陶恩窗口部分由賽爾威斯通重建（賽爾威斯通，1985、1988、1993；賽爾威斯通et al.，

14、1993）和（1990）lammerer。這一地區(qū)的韌性區(qū)域建筑是至少三高山變形階段的最終結(jié)果（D1，D2和D3），可在中尺度認(rèn)可并記錄在上下schieferhu¨LLE，而更多的主管片麻巖一般顯示更少的透入性片理（bistacchi等人，2003）。在海洋和大陸覆蓋序列相D1是由S1面理本地保存在低應(yīng)變域（相對(duì)于后續(xù)變形），一般對(duì)應(yīng)的折疊鉸鏈。它是最有可能的是，D1是唯一的透入性面理在中央片麻巖在區(qū)域尺度。面理S2控制在上限和下限的schieferhu¨LLE區(qū)域尺度和特征礦物組合產(chǎn)生的斜長(zhǎng)角閃巖/高溫綠片巖相條件和EW子水平拉伸線理以藍(lán)晶石、角閃石、石英巖屑或拉長(zhǎng)一些m

15、etaconglomerates鵝卵石。這種構(gòu)造變質(zhì)事件中，一個(gè)幾乎完成所有的巖性和構(gòu)造邊界已經(jīng)完成換位。D2褶皺總是顯示傾斜的幾何特征是子水平EW軸（圖。2和3）。后階段D2、靜態(tài)生長(zhǎng)的黑云母（tauernkrystallisation，砂光機(jī)，1911）與藍(lán)晶石和角閃石特征的'garbenschiefer”（束角閃石片巖、細(xì)長(zhǎng)的棱鏡后的安排），可以發(fā)現(xiàn)在較低的schieferhu¨LLE。在中觀和宏觀相D3結(jié)果顯示開(kāi)闊褶皺E W亞水平軸和浸漬的軸面（圖2）。S3的片理，呈現(xiàn)綠片巖相礦物組合，在Greiner向斜calcschists只有本地開(kāi)發(fā)（vizze谷），和南方，在

16、翻倒的邊界上schieferhu¨LLE單元和Austroalpine地下室之間。維生素EW子水平拉伸線理是由藍(lán)晶石和角閃石microboudinage。2.3。韌性-脆性變形史韌脆性剪切帶SC左旋平移左旋transtensive活性被發(fā)現(xiàn)沿E W向PenninicAustroalpine邊界區(qū)由S3片理。這部由一些漸新世堤壩橫切顯示相同的左旋剪切的證據(jù)。這些發(fā)現(xiàn)與Mancktelow等人的結(jié)果一致。（2001）。EW趨勢(shì)左旋結(jié)構(gòu)疊加了右旋韌性脆性帶記錄在綠片巖相糜棱巖的布倫納脫離西方上方延伸和相關(guān)的剪切帶的剪切運(yùn)動(dòng)的一致性。從中新世早期開(kāi)始，這是運(yùn)動(dòng)學(xué)驅(qū)動(dòng)Penninic單位剝蝕沿

17、著布倫納低角度拆離和陶恩窗口向東擠壓（賽爾威斯通，1988；Behrmann，1988；ratschbacher et al.，1991）。2.4。脆性變形歷史結(jié)構(gòu)分析的故障（Pusteria西端的Periadriatic輪廓部分）顯示第一變形階段的特征以及W E左旋張扭斷裂。這個(gè)階段之后是著名的右旋剪切活動(dòng)符合在布倫納脫離下盤向東逃逸（Mancktelow et al.，2001；ratschbacher et al.，1991）構(gòu)造制度沿著Pusteria斷層脆性條件下發(fā)展起來(lái)的，但第一階段的年齡尚未得到很好的理解。一個(gè)主要的方向ESE剪切帶，稱為“Sprechenstein Val di

18、騾子故障系統(tǒng)”，連接布倫納到支隊(duì)Pusteria線（bistacchi et al.，2003，2004）。此故障系統(tǒng)可以從Sprechenstein城堡后面（的維皮泰諾沖積平原南部），通過(guò)騾子的山谷，它取代Pusteria故障，在水手谷，它是由一個(gè)廣泛的碎裂的地平線在布列瑟農(nóng)花崗巖證明。Sprechenstein騾子的Val di斷層右旋偏估計(jì)可以在4.5公里的北界，在那里它削減Austroalpine上schieferhu¨LLE邊界。向南位移減小到2公里的地方是分區(qū)的多故障顯示厚faultrock視野中（泥和碎裂）。在西邊的陶恩窗口，禮服和大韋內(nèi)迪格山齊勒背斜是普遍地被陡峭的北

19、北東向SSW和NE向斷裂SW，也把南方的Austroalpine梅拉諾騾子單元和漸新世索倫森巖體。在中觀和大尺度，D2和D3褶皺軸跟隨EW，分水平趨勢(shì)。逐步向西的褶皺推覆疊加深（結(jié)構(gòu)更深層次的單位很暴露于東部，但逐漸消失的西部）是由于這種滲透西傾的正斷層系統(tǒng)，定義一個(gè)“'staircase”結(jié)構(gòu)已經(jīng)設(shè)想通過(guò)德維奇和巴喬（1982）（圖4）。3。三維地質(zhì)建模部門之間FORTEZZA地質(zhì)建模（n布列瑟農(nóng)）和意大利奧地利政治邊界進(jìn)行了考慮結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和詳細(xì)的地質(zhì)圖的組織在一個(gè)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)（GeoDB）實(shí)施arcgiss。結(jié)構(gòu)站分別位于2D和地理坐標(biāo)的GPS的幫助下，利用投影到一個(gè)高分辨率的數(shù)字高程

20、模型（DEM）而升高。的地質(zhì)圖的特點(diǎn)進(jìn)行檢查，通過(guò)GPS數(shù)據(jù)和DEM的投影修正交叉多邊形和折線。鉆孔為精心匹配3D線采用鉆孔測(cè)井資料（層位和深度）。在設(shè)計(jì)走廊意大利方面，數(shù)據(jù)包括約200平方公里的1:1萬(wàn)地質(zhì)圖，甚至1:5000比例尺，以及約3000結(jié)構(gòu)站。巖心和地球物理測(cè)井的直接觀察，反映了約10000米的連續(xù)取芯鉆孔，進(jìn)行解釋和綜合測(cè)井為代表，并上傳至GeoDB。GeoDB還包括巖石學(xué)、地球化學(xué)等綜合信息的組織，在項(xiàng)目的第一階段，在開(kāi)始使用真正的3D建模軟件（gocads），我們開(kāi)發(fā)了一套算法arcgiss（圖5），使不同的地理坐標(biāo)的幾何特征（點(diǎn)、線、多邊形）被投射在所選擇的方向以相交的任

21、意位置的地質(zhì)剖面圖和定位（適用于垂直、水平和斜截面）。這個(gè)過(guò)程是高度自動(dòng)化的，用戶可以使用幾個(gè)命令來(lái)進(jìn)行大數(shù)據(jù)集的項(xiàng)目。每個(gè)記錄GeoDB投射方向的存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)的兩個(gè)領(lǐng)域切入/趨勢(shì)值。在原則上，每一點(diǎn)都可以沿著特定的方向投射。投影過(guò)程有些類似，由德肯普提出（1998）誰(shuí)使用術(shù)語(yǔ)“'linear傳播函數(shù)”來(lái)描述這一過(guò)程的三維地理坐標(biāo)投影特征選擇軸（過(guò)程執(zhí)行傳統(tǒng)圖形構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家）。此外，我們的算法自動(dòng)計(jì)算每個(gè)投影線與一個(gè)給定的截面，這一過(guò)程的最終結(jié)果的交集是按照1:1的比例在表面上觀察到所選擇的截面特征嚴(yán)格控制翻譯（圖6）。有了這個(gè)算法，它是可能的，項(xiàng)目的任何類型的幾何特征。但這種方法，是

22、地質(zhì)邊界項(xiàng)目痕跡特別有用（線）和結(jié)構(gòu)的觀察（如點(diǎn)代表床上用品/理態(tài)度屬性）。對(duì)于結(jié)構(gòu)的觀測(cè)，在橫截面中的平面結(jié)構(gòu)元件的表觀傾角計(jì)算也需要考慮，這是通過(guò)投影算法完成。截面重建的最后一步由在解釋工作的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，也考慮到交叉和聚類的影響。進(jìn)行這種解釋，闡明插值和外推的差異。通過(guò)這個(gè)開(kāi)放的、適應(yīng)性強(qiáng)的方法，我們可以選擇每一個(gè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的有意義的投影方向，存儲(chǔ)這個(gè)方向在GeoDB作為特征本身的屬性并重復(fù)項(xiàng)目的大量數(shù)據(jù)在許多不同的截面，垂直和水平，形成一個(gè)密集的網(wǎng)絡(luò)，使一個(gè)很好的約束擬三維模型重建。一個(gè)投影方向的選擇是嚴(yán)格相關(guān)的每個(gè)特征的地質(zhì)性質(zhì)。在下面的討論中，我們描述了我們?nèi)绾翁幚淼闹饕悇e的地質(zhì)構(gòu)

23、造。它也表明這種方法可以很容易地轉(zhuǎn)移到一個(gè)真實(shí)的三維環(huán)境像gocads建模。3.1。陶恩窗口的大型褶皺最復(fù)雜的問(wèn)題的重構(gòu)延性結(jié)構(gòu)的區(qū)域被意大利北部地區(qū)的代表，在陶恩窗口Penninic單位暴露。初步觀察和文獻(xiàn)顯示，在區(qū)域范圍內(nèi)，在這方面的褶皺的特點(diǎn)是一個(gè)相當(dāng)規(guī)則的圓柱形幾何。這是支持的實(shí)地觀察進(jìn)行了連續(xù)曝光，高達(dá)1500米，并在2000多個(gè)結(jié)構(gòu)站收集的方向數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。這是有利條件，結(jié)果從一個(gè)高度同軸的應(yīng)變場(chǎng)，這是該地區(qū)三碰撞后變形，在斜長(zhǎng)角閃巖綠片巖相條件（階段D2和D3）。在GeoDB收集定位數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析表明，幾種不同的空間域，表現(xiàn)出韌性面料數(shù)據(jù)異方向（面理和拉伸線理），可以確認(rèn)。這樣

24、的結(jié)構(gòu)域?qū)?yīng)于大的子垂直的正常故障的大的均勻塊。從構(gòu)造和遺傳的角度來(lái)看，這些大的領(lǐng)域中，強(qiáng)烈的韌性變形所產(chǎn)生的同軸圓柱狀褶皺，后來(lái)是捷徑，但不中斷，通過(guò)定期的正斷層系統(tǒng)。另一方面，從幾何的角度來(lái)看，這里的條件適合于描述在理論方面的cylindrism延性結(jié)構(gòu)，至少在斷層斷塊邊界。對(duì)cylindrism理論有其在西部阿爾卑斯山脈的結(jié)構(gòu)經(jīng)典重建最壯觀的應(yīng)用（寧帶）的A（1911）。作者重構(gòu)圖7所示通過(guò)簡(jiǎn)單地假定區(qū)域規(guī)模的褶皺樞紐線可以直線投影的深度沿使框圖。這個(gè)概念已經(jīng)重新被許多作者（DAL它，1934；埃舍爾et al.，1997），最近也被轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)，適用于自動(dòng)投影技術(shù)（schetsela

25、ar，1995；德肯普，1998；bistacchi et al.，2004）。我們的分析的第一步是結(jié)構(gòu)均勻域（圖的定義。8和9）。這些區(qū)域的一階邊界是主要的故障。二階邊界，劃分小的子域名，一般都是集中在變化球織物定向參數(shù)局部強(qiáng)區(qū)。如果方向的變化是漸進(jìn)的，則明顯的二階邊界的精確位置可能是有點(diǎn)主觀的。最后，利用方向統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)則，對(duì)該子分區(qū)的質(zhì)量進(jìn)行了檢驗(yàn)，并在某些情況下，以交互方式改變子域的空間擴(kuò)展以細(xì)化結(jié)果。收集在使用arcgiss GeoDB空間分析功能和專用軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。在這個(gè)迭代過(guò)程的結(jié)束，一個(gè)非常高的結(jié)構(gòu)的均勻性，達(dá)到每個(gè)子域。在定義結(jié)構(gòu)均勻的區(qū)域，該項(xiàng)目的第一階段用ar

26、cgiss腳本（圖5）項(xiàng)目跟蹤地質(zhì)邊界和地理參考的3D結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)上的垂直和水平橫截面。一個(gè)特定的投影方向被選擇為每個(gè)均勻的域，并歸因于每個(gè)功能；地質(zhì)邊界痕跡表示的線和結(jié)構(gòu)觀測(cè)點(diǎn)。在一般情況下，投影方向?qū)?yīng)于D3褶皺軸的平均方向（圖10），這是子2折疊軸線平行，從共軸變形歷史的劃線。約2000個(gè)結(jié)構(gòu)站和幾個(gè)地質(zhì)邊界的痕跡，每一個(gè)與一個(gè)特定的姿態(tài)，在垂直和水平的橫截面用于隧道設(shè)計(jì)。這種投影技術(shù)容易復(fù)制，gocads，用“'extrusion”算法的地質(zhì)界線的痕跡（如“'tube”gocads標(biāo)準(zhǔn)命令或“'fault表面曲線+ azidip”的地圖可視化apel1），從而避免了

27、繁瑣的施工的幾個(gè)截面。如果一個(gè)以上的跟蹤是可用的一個(gè)單一的表面，這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生不同的表面部分，這可以最終橋接和合并。由此產(chǎn)生的解釋表面自動(dòng)代表折疊的層與折疊軸平行的平均值在每個(gè)子域確認(rèn)。當(dāng)在三維可視化這些表面顯示出非常高的程度cylindrism，我們傾向于認(rèn)為他們是一個(gè)高度平滑的概念模型。進(jìn)一步完善了，考慮到野外觀察和其他結(jié)構(gòu)或地層約束執(zhí)行離散光滑插值時(shí)（DSI）槌，2002）。在這個(gè)視圖中，通過(guò)擠壓強(qiáng)烈的圓柱面可以看作是一個(gè)有用的第一猜測(cè)為了與基于結(jié)構(gòu)的遺傳理解概念模型指導(dǎo)DSI（圖11）。當(dāng)外推表面結(jié)構(gòu)的深度以下有必要構(gòu)建每個(gè)結(jié)構(gòu)均勻域?yàn)榱嗣鞔_限制的折疊表面形狀的至少一個(gè)截面數(shù)據(jù)字段。3.

28、2。脆性斷裂網(wǎng)絡(luò)根據(jù)觀察，在這方面的東部阿爾卑斯山的主要故障是高角度正常斷層的一個(gè)非常普通的平面幾何（一個(gè)結(jié)論是支持的非常一致的實(shí)地觀察），故障最初被視為平面表面。這最初的假設(shè)是仔細(xì)檢查和更正的子劃分較大的斷層進(jìn)入平面的修補(bǔ)程序，令人滿意地近似的實(shí)際故障輕輕彎曲的。由于斷層面有時(shí)顯示在垂直于構(gòu)造運(yùn)輸方向的波浪形（一種大型的條紋），斷裂的痕跡（一個(gè)與地形表面的斷層面交叉）優(yōu)先投影深度或到截面沿滑移矢量（構(gòu)造的運(yùn)輸方向的顯微構(gòu)造觀察手段重建）。這些建模的任務(wù)是實(shí)施該項(xiàng)目的第一階段使用arcgiss腳本。作為一個(gè)結(jié)果，我們能夠項(xiàng)目約250個(gè)故障的表面，每一個(gè)與一個(gè)特定的態(tài)度，到垂直和水平的橫截面用于

29、隧道設(shè)計(jì)。在項(xiàng)目的第二階段，這種投影技術(shù)很容易復(fù)制，gocads要么（1）突出一份斷層在所需的方向，然后創(chuàng)建兩線甚至更容易通過(guò)之間的表面（2）采用“'extrusion”算法的故障痕跡（如“'tube“gocads標(biāo)準(zhǔn)命令或“'fault表面曲線+ azidip”在地圖可視化的apel1）。斷層的投影，無(wú)論是否實(shí)現(xiàn)偽3D（arcgiss）或三維（gocads），僅為假設(shè)的一樣好，這在很大程度上取決于結(jié)構(gòu)的觀察。為此，在為了區(qū)分故障GeoDB表面部分收集到的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析可以精確地近似平面。在網(wǎng)絡(luò)故障模型的改進(jìn)，從擬三維模型（arcgiss）的真三維模型（go

30、cads），已在可視化和斷層和斷層和褶皺的地質(zhì)界線之間的相交關(guān)系復(fù)雜三維重建領(lǐng)域完成的，而不是在單一故障建模領(lǐng)域的表面。3.3。的Periadriatic線侵入體一些巖漿體暴露在Periadriatic斷層系統(tǒng)顯示主要侵入邊界，在深度的投影可以被認(rèn)為是不可靠的由于他們的不規(guī)則幾何體。例如，索倫森鈣堿性巖體的侵入邊界的特點(diǎn)是典型的具有證據(jù)的回采淺入侵的結(jié)構(gòu)，如在巖漿體屋頂?shù)鯄媻A雜，密網(wǎng)脈，等這個(gè)邊界很不規(guī)則、可預(yù)見(jiàn)的在地圖比例尺的幾何形狀（1:10000）。沒(méi)有任何獨(dú)立的信息對(duì)他們的行為在深度（地球物理學(xué)、鉆孔等），在這些邊界的深度外推是純粹的投機(jī)。因此，我們選擇的項(xiàng)目這種界限只是沿著垂直線，因

31、為他們布設(shè)在平移構(gòu)造環(huán)境，但一個(gè)非常高的程度的不確定性是隱含的。4、地質(zhì)不確定性的評(píng)價(jià)當(dāng)處理的不確定性與投影到表面的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的深度的估計(jì)時(shí)，有一個(gè)顯著的差異之間的內(nèi)插的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)是本領(lǐng)域內(nèi)，和外推以外的這一領(lǐng)域。在插值，表面形狀的強(qiáng)烈約束自己的數(shù)據(jù)和不確定性可以在嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上定義（統(tǒng)計(jì)學(xué)）。相反，當(dāng)它是必要的推斷遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)曲面的整體形狀的一些假設(shè)必須。換句話說(shuō)，一個(gè)確定的模型必須被定義。此模型部分基于可用的數(shù)據(jù)點(diǎn)，但它也強(qiáng)烈影響的基本遺傳地質(zhì)-構(gòu)造模型，這是一般定義后考慮的大量的定量和定性觀測(cè)，加權(quán)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)地質(zhì)學(xué)家的假設(shè)。確實(shí)是有根本區(qū)別的'datadriven”

32、插值和''knowledge-based”外推，不應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。從這個(gè)角度來(lái)看，在應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法估算的不確定性（外推嘗試很et al.，2006）應(yīng)被視為潛在的誤導(dǎo)性，因?yàn)樗鼈儧](méi)有反映的內(nèi)插和外推的基本區(qū)別。在下面的討論中，我們展示了如何預(yù)測(cè)的不確定性為不同類別的結(jié)構(gòu)在布倫納地區(qū)認(rèn)可（推力、故障、折疊邊，侵入邊界）進(jìn)行了評(píng)價(jià)。4.1。平面表面（斷層）在3.1節(jié)中，我們描述了基本的投影在高角度正斷層深度的地質(zhì)模型和幾何模型，以西方的陶恩窗口。每個(gè)故障分為補(bǔ)丁，可以建模為平面的表面，并簡(jiǎn)單地沿傾角投影，或沿滑移矢量（雙向幾乎重合，給定的正斷層運(yùn)動(dòng)學(xué)）。不確定性與這種模式主要取決于

33、兩個(gè)參數(shù)：控制點(diǎn)的位置的不確定性（的斷層露頭角）和不確定性（不確定的態(tài)度，如圖12所示）。在山區(qū)有良好的風(fēng)險(xiǎn)，在山區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，三維位置的控制點(diǎn)是已知的高位置精度和第一來(lái)源的不確定性是可以忽略不計(jì)。角的不確定性，可以根據(jù)故障表面的姿態(tài)測(cè)量的均勻性進(jìn)行評(píng)估，并在關(guān)系到故障跟蹤的整體形狀。確定一個(gè)真正的平面故障平面的高度和面積上的一個(gè)真正的平面故障的故障跟蹤應(yīng)表現(xiàn)出有限的不確定性的故障平面的態(tài)度（圖。12和13）。另一方面，曲線的故障跟蹤可能表明不規(guī)則形狀的故障表面，這意味著更高程度的不確定性。當(dāng)斷裂帶的接觸不好，角度和位置的不確定性可以同時(shí)占通過(guò)定義一個(gè)“'buffer卷在猜測(cè)斷層面，然

34、后模擬端成員的立場(chǎng)和態(tài)度，允許在這個(gè)范圍內(nèi)（圖12）。無(wú)論模型的不確定性估計(jì)，在應(yīng)用中，如隧道，它是重要的是能夠表達(dá)一個(gè)投影的線性不確定性（例如，在米）在一個(gè)給定的位置在空間（例如，設(shè)計(jì)深度的隧道）。這可以很容易地通過(guò)簡(jiǎn)單的三角關(guān)系。在項(xiàng)目的第一階段，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的算法，能夠繪制在一個(gè)給定的深度緩沖區(qū)的人口arcgiss故障痕跡（圖14）。這是非常有用的，當(dāng)構(gòu)建一個(gè)橫截面的設(shè)計(jì)深度的隧道，這是由設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)定義的最終路徑的隧道（圖15）。在一個(gè)真實(shí)的三維環(huán)境（gocads），預(yù)測(cè)的不確定性（膿）可以很容易地計(jì)算的表面定義故障的補(bǔ)丁屬性代表一個(gè)彩色圖（圖16）。在這種表示中，它是明顯的，給定的

35、角的不確定性（金），钚是一個(gè)線性函數(shù)的深度低于表面提供的故障平面是平坦的。4.2。規(guī)則褶皺表面（圓柱狀褶皺）在圓柱形折疊表面形狀的不確定性取決于多個(gè)參數(shù)比平面。即使在一個(gè)簡(jiǎn)單的圓柱狀褶皺模型，不確定性的來(lái)源與（我）的褶皺軸的方向和（ii）在垂直于軸線的截面形狀的褶皺。第一個(gè)參數(shù)控制的方向平行的褶皺軸的折疊層的態(tài)度。二個(gè)參數(shù)是相關(guān)的折疊的多層（例如，類似的與平行的褶皺）的流變行為，并連續(xù)地控制層的態(tài)度，在增加的距離從褶皺軸。多相折疊也可以占在這個(gè)簡(jiǎn)單的模型，但不同變形階段的褶皺軸平行（3型疊加褶皺、拉姆齊和胡貝爾，1987），在這一領(lǐng)域的西陶恩窗口（圖17）。將概念推廣到平面表面，這是自然的，它

36、是一個(gè)線性增長(zhǎng)的水平投影不確定性的地區(qū)的倍，增加距離從數(shù)據(jù)點(diǎn)的部分。這樣的計(jì)算是很難在一個(gè)二維環(huán)境中執(zhí)行，因此，在第一階段的項(xiàng)目沒(méi)有進(jìn)行。在那個(gè)階段，不確定性進(jìn)行了評(píng)估，定性，而不是半定量。在一個(gè)真實(shí)的三維環(huán)境下工作時(shí)，（gocads）之間的距離的計(jì)算是簡(jiǎn)單的三維點(diǎn)。對(duì)于輕輕折疊的表面，這將是足夠的計(jì)算已知的數(shù)據(jù)點(diǎn)（控制點(diǎn)）和沿直線的表面（圖18）節(jié)點(diǎn)之間的距離。不確定性可以通過(guò)簡(jiǎn)單的乘法計(jì)算距離的“'uncertainty梯度”參數(shù)定義根據(jù)地質(zhì)學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)利用鉆孔數(shù)據(jù)（圖19）。4.3。不規(guī)則的表面（巖體）淺到中-巖漿侵入體的邊界通常表現(xiàn)出相當(dāng)不規(guī)則的幾何形狀，由于復(fù)雜的入侵過(guò)程

37、的性質(zhì)。在索倫森巖體的情況下，沒(méi)有可靠的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)可以外推深度定義。此外，缺乏任何結(jié)構(gòu)模型的投影可以防止建立任何不確定的估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。鑒于此，我們定義了一個(gè)“'buffer面”，根據(jù)定性的估計(jì)基于經(jīng)驗(yàn)和“共同意識(shí)”，可能是“錯(cuò)誤”的含量的邊界。5討論。東方的阿爾卑斯大部門的三維地質(zhì)建模進(jìn)行了使用兩種不同的方法（在arcgiss環(huán)境和gocads真三維模型三維建模）突出了根本的區(qū)別'data-driven”插值和'knowledgebased”外推，差異需要考慮不確定性的估計(jì)。在插值的情況下，對(duì)插值曲面的形狀是強(qiáng)烈約束自己的數(shù)據(jù)和不確定性可以準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上定義的（統(tǒng)計(jì)學(xué)）。相

38、反，當(dāng)它是必要的推斷遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)點(diǎn)，某種確定性模型必須定義。這種模式是基于大量的定量和定性的觀察，并受結(jié)構(gòu)地質(zhì)學(xué)家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的影響。在這種情況下，不確定性是基本上依賴于假設(shè)的基本結(jié)構(gòu)地質(zhì)模型，并估計(jì)其不確定性，必須進(jìn)行相應(yīng)的。任何定量的三維建模方法，但是實(shí)施的，應(yīng)當(dāng)明確說(shuō)明的基本區(qū)別'interpolation”和“'extrapolation”。特別是在第二種情況下，由結(jié)構(gòu)的地質(zhì)學(xué)家所作出的選擇應(yīng)追溯到在建模工作流程和它們的相對(duì)重要性，可以包含在評(píng)估不確定性的結(jié)果地質(zhì)模型。一個(gè)交叉驗(yàn)證的研究是有用的，以評(píng)估如何良好的不確定性估計(jì)，但在深度的數(shù)據(jù)的密度是不足夠的情況下研究。雖然第

39、一個(gè)目標(biāo)控制重建地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，明確定義的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)已在這兩種建模方法獲得（截面網(wǎng)絡(luò)定制arcgiss與gocads真三維模型），其他重要的結(jié)果仍然只限于一個(gè)不同的建模平臺(tái)。特別是，真實(shí)的3D建模軟件（gocads）更加強(qiáng)大到生產(chǎn)力（需要建立一個(gè)模型的時(shí)間）和可視化效果有關(guān)。另一方面，目前，更完整的估計(jì)與外推在深度的不確定性，原則上可以更容易地進(jìn)行在地理信息系統(tǒng)環(huán)境下定制的專用腳本。對(duì)項(xiàng)目的確認(rèn)和記錄在這個(gè)項(xiàng)目中使用的數(shù)據(jù)是在兩個(gè)映射活動(dòng)收集，在2000和2004，由歐盟資助研究經(jīng)費(fèi)和BBT SE，意大利奧地利鐵路公司在布倫納basistunnel項(xiàng)目負(fù)責(zé)，這種幫助是公認(rèn)的。第一地質(zhì)模型的草案

40、提出了這里是由CFR發(fā)達(dá)（AHA費(fèi)拉拉ricerche）工作組和交付BBT硒作為這個(gè)項(xiàng)目的結(jié)果。該模型在二維，使用相互連接的垂直和水平橫截面構(gòu)造主要在arcgiss通過(guò)定制開(kāi)發(fā)的地質(zhì)構(gòu)造算法的網(wǎng)絡(luò)。帕多瓦大學(xué)表示感謝的資金目前的三維建模研究項(xiàng)目（Progetto di Ateneo號(hào)cpda052291 - modellazione 3D dell'assetto geologico strutturale鋁緣是德拉孔DEI金牛座（ALPI orientalis）- 2006 / 2007），這是從BBT SE獨(dú)立開(kāi)發(fā)。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們開(kāi)發(fā)了特別注意研究的三大領(lǐng)域gocads真正的三維地質(zhì)模型：（1）復(fù)雜的多相的韌性和脆性結(jié)構(gòu)建模，（2）在三維模型數(shù)據(jù)的不確定度評(píng)定和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)（3）對(duì)基于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的復(fù)雜地形的三維地質(zhì)建模簡(jiǎn)化創(chuàng)建工作流。GOCAD研究組和地球決策科學(xué)表示感謝歡迎帕多瓦大學(xué)進(jìn)入GOCAD聯(lián)盟（http：/ / ）。阿佩爾是承認(rèn)并感謝提供網(wǎng)上地圖可視化插件gocads（http:/www.geo。涂弗萊堡。德/ apelm /地圖可視化HTM）。我們感謝厄恩斯特schetselaar和匿名審稿人的有見(jiàn)地的評(píng)論大大改善這手稿。我們感謝西蒙Crowhurst的英文文本和有用的科學(xué)討論修改。附錄A結(jié)構(gòu)元素三維外推的工具在下面，我們處理的