[發(fā)明專利]一種基于數(shù)學(xué)地質(zhì)的褶皺構(gòu)造恢復(fù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911328193.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN111080787B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔維豪;朱鵬飛;李曉翠;白蕓;曹軻;劉琳盈;孫露
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 核工業(yè)北京地質(zhì)研究院
• 主分類號(hào): G06T17/05
• 分類號(hào): G06T17/05
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 王婷

本發(fā)明屬于數(shù)學(xué)地質(zhì)建模技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)學(xué)地質(zhì)的褶皺構(gòu)造恢復(fù)方法，包括以下步驟：步驟一：野外地質(zhì)實(shí)地勘查，獲取向斜或背斜兩翼對(duì)應(yīng)測(cè)量點(diǎn)上的多組產(chǎn)狀數(shù)據(jù)、巖層厚度信息；步驟二：建立幾何形態(tài)的數(shù)學(xué)地質(zhì)模型，根據(jù)測(cè)點(diǎn)位置、向斜的產(chǎn)狀點(diǎn)信息，以地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)為根據(jù)，在AutoCAD軟件中進(jìn)行繪制；步驟三：利用擬合工具，繪制向斜在該剖面上的投影位置，獲取投影線的長度；步驟四：當(dāng)一組向斜投影線的三維形態(tài)得到恢復(fù)后，相鄰之間進(jìn)行連接，褶皺構(gòu)造的空間三維形態(tài)恢復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)學(xué)地質(zhì)建模技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)學(xué)地質(zhì)的褶皺構(gòu)造恢復(fù)方法。

背景技術(shù)

褶皺是巖層受力變形產(chǎn)生的一系列連續(xù)彎曲，也稱褶曲。巖層褶皺后原有的位置和形態(tài)均發(fā)生了改變，但連續(xù)性不會(huì)改變。褶皺是由相鄰巖塊發(fā)生擠壓或剪切錯(cuò)動(dòng)而形成的，是構(gòu)造作用的直觀反映。褶皺的基本類型是背斜和向斜。向斜屬于地質(zhì)構(gòu)造中褶皺的基本類型之一，與背斜相對(duì)。原始水平巖層受力后向下凸曲者，稱為向斜，其核部的巖層時(shí)代最新，朝兩翼依次變老。向斜與背斜相連，彼此方向相反，常使地殼巖層，呈現(xiàn)波狀。

褶皺構(gòu)造形成后，會(huì)經(jīng)過較長時(shí)期的剝蝕過程，特別是核部為較軟巖層時(shí)，很容易被剝蝕，從而造成地形和地貌的變化，無法較為準(zhǔn)確的定位褶皺的核、軸面等幾何要素信息。由于褶皺構(gòu)造與礦產(chǎn)資源勘查、工程、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等多領(lǐng)域有密不可分的關(guān)系，是最重要的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象之一。因此對(duì)于褶皺構(gòu)造的形態(tài)恢復(fù)顯得尤為重要。

以往對(duì)于褶皺構(gòu)造的形態(tài)恢復(fù)往往會(huì)采用手工描繪的方式定性表達(dá)，主觀影響較大。因此需要設(shè)計(jì)一種借助軟件和數(shù)學(xué)地質(zhì)對(duì)褶皺構(gòu)造進(jìn)行定量化建模繪制的方法，將地質(zhì)研究工作環(huán)境回歸至三維空間之中，用定量化的方式較為準(zhǔn)確的展示及計(jì)算各類所需參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于數(shù)學(xué)地質(zhì)的褶皺構(gòu)造恢復(fù)方法，用于解決的原有技術(shù)中褶皺構(gòu)造的形態(tài)恢復(fù)采用手工描繪方式，主觀影響較大，定量不準(zhǔn)確的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種基于數(shù)學(xué)地質(zhì)的褶皺構(gòu)造恢復(fù)方法，包括以下步驟：

步驟一：野外地質(zhì)實(shí)地勘查，獲取向斜或背斜兩翼對(duì)應(yīng)測(cè)量點(diǎn)上的多組產(chǎn)狀數(shù)據(jù)、巖層厚度信息；

步驟二：建立幾何形態(tài)的數(shù)學(xué)地質(zhì)模型，根據(jù)測(cè)點(diǎn)位置、向斜的產(chǎn)狀點(diǎn)信息，以地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)為根據(jù)，在AutoCAD軟件中進(jìn)行繪制；

步驟三：利用擬合工具，繪制向斜在該剖面上的投影位置，獲取投影線的長度；

步驟四：當(dāng)一組向斜投影線的三維形態(tài)得到恢復(fù)后，相鄰之間進(jìn)行連接，褶皺構(gòu)造的空間三維形態(tài)恢復(fù)。

所述步驟一還包括：測(cè)量過程中，利用GPS定位手段獲取測(cè)量點(diǎn)的空間坐標(biāo)位置，并利用羅盤測(cè)量向斜兩翼測(cè)點(diǎn)處的產(chǎn)狀數(shù)據(jù)，包括：走向、傾向、傾角；整個(gè)測(cè)量過程中對(duì)進(jìn)行相應(yīng)記錄和數(shù)據(jù)的備份。

所述步驟二還包括：以向斜形態(tài)恢復(fù)為例；在AutoCAD軟件中導(dǎo)入測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)；然后，根據(jù)產(chǎn)狀中的傾角參數(shù)∠α和∠β，從測(cè)量點(diǎn)處繪制兩條直線作為輔助線，并確保該輔助線與水平的內(nèi)夾角與產(chǎn)狀中傾角參數(shù)一致，至此，該三角面形成一個(gè)該位置上的地質(zhì)剖面。

所述步驟三還包括：根據(jù)公式(1)和(2)建立二元一次方程組，代入已知參數(shù)X、∠α和∠β進(jìn)行計(jì)算，得到X₁或X₂值，然后分別代入公式(3)和(4)，均可得到弧段長度結(jié)果；利用AutoCAD軟件中圓弧擬合工具繪制弧段，確保該弧段既要通過向斜構(gòu)造兩翼處的產(chǎn)狀測(cè)點(diǎn)，又要與兩側(cè)輔助線相切，完成向斜構(gòu)造在此地質(zhì)剖面上投影的擬合曲線；

或