一個(gè)不確定度模型的三維褶皺與斷層重建

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67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。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

2、數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)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 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。

3、1、介紹和動(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)烈影響不同來源的不確 定性。這些來源包括整體結(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

4、許逃生的二維方法的許多局限性，近年 來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 來越方便和有用的，提高質(zhì)量的預(yù)測(cè)和易于開發(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（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

5、題，內(nèi)插空間域上的相關(guān)數(shù)據(jù)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

6、有限的能力。比如在gocads，僅是一種“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）, 它將穿過隧道，長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

7、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)模型是通過密集的相互連接的垂直和水平截面的網(wǎng)絡(luò)開 發(fā)。我們開發(fā)了自定義投影算法，主要在arcgiss，T（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.，

8、2004； 參見附錄A）。在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，我們認(rèn)識(shí)到，這種傳統(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)，需要大量的工作來保證模型的內(nèi)部一致性，提供了非常差的視覺反饋，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)-

9、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Periadri

10、atic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

11、（Greiner剪切帶；如賽 爾威斯通，1988, 1993；斯特芬等，2001）。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晚侏羅世一早白堊世和-minormetamorphic蛇 綠巖（主要為綠片巖相變質(zhì)和罕見的蛇紋巖片）。這telescopic”消失的傳統(tǒng)解釋是由于溫柔 向西

12、插兩背形鉸鏈（例如比吉et al.，1990；賽爾威斯通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，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；賽爾威斯通和長矛， 1985）。漸新世后碰撞巖漿活動(dòng)記錄在

13、研究區(qū)的花崗閃長巖體（侵入索倫森在Austroalpine地下室）， 騾子長的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 32 - 30 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

14、斯通，1985、1988、1993；賽爾威斯通et al., 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)生的斜長角閃巖/ 高溫綠片巖相條件

15、和E - W子水平拉伸線理以藍(lán)晶石、角閃石、石英巖屑或拉長一些 metaconglomerates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E-W軸（圖。2和3）。后階段D2、靜態(tài)生長的黑云母（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cal

16、cschists只有本地開發(fā)（vizze谷），和南方，在翻 倒的邊界上schieferhu LLE單元和Austroalpine地下室之間。維生素E - W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-Penninic - Austroalpine 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）。E-W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

17、剪切運(yùn)動(dòng)的一致性。從中新世早期開始，這是運(yùn)動(dòng)學(xué)驅(qū)動(dòng)Penninic 單位剝蝕沿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)展起來的，但第一階

18、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

19、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E-W，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

20、織在一個(gè)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫（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)字高程模型（DEM）而升高。的 地質(zhì)圖的特點(diǎn)進(jìn)行檢查，通過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，在開始使用真正的3D

21、建模軟件（gocads），我們開發(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)過程是高度自動(dòng)化的， 用戶可以使用幾個(gè)命令來進(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 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。投影過程有些類 似，由德肯普提出（1998）誰使用術(shù)語“l(fā)inear傳播函數(shù)”來描述這一過程的三維地理坐標(biāo) 投影特征選擇軸（過程執(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，這一過程的最終

22、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。通過這個(gè)開放的、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

23、，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)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

24、碰撞后變形，在斜長角閃巖綠 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，后來是捷徑，但不中斷，通過定期的正斷層系統(tǒng)。另一方面，從 幾何的角度來看，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所示通過簡單地假定區(qū)

25、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，適用于自動(dòng)投影技術(shù)（schetselaar, 1995；德肯普，1998； bistacchi et al., 2004）o我們的分析的第一步是結(jié)構(gòu)均勻域（圖的定義。8和9）o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

26、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arcgiss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

27、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，通過擠壓

28、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。3.2o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

29、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，無論是否實(shí)現(xiàn)偽3D （arcgiss）或三維（gocads），僅為假設(shè)的一樣好，這

30、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（gocads），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

31、這個(gè)邊界很不規(guī)則、可預(yù) 見的在地圖比例尺的幾何形狀（1:10000）。沒有任何獨(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?yàn)樗麄儾荚O(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，一個(gè)

32、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”插值和knowledge-based”外推，不應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。從這個(gè) 角度來看，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]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

33、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 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

34、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)占通過定義一個(gè)“buffer卷在猜測(cè) 斷層面，然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 通過簡單的三角關(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

35、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)簡單的圓柱狀褶皺模 型，不確定性的來源與（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

36、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，它是一個(gè)線性增長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

37、距離。不確定性可以通過簡單的乘法計(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)雜的入侵過程的性質(zhì)。 在索倫森巖體的情況下，沒有可靠的結(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

38、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

39、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

40、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)模型的草案提出了這里是由CFR發(fā)達(dá)（AHA費(fèi)拉拉ricerche）X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 過定制開發(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 dellassetto g

41、eologico strutturale鋁緣是 德拉孔DEI金牛座（ALPI orientalis）- 2006 / 2007），這是從BBT SE獨(dú)立開發(fā)。在這個(gè)項(xiàng)目中， 我們開發(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.geoo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，我們處理的主要點(diǎn)的投影和不確定性