CN111080787A - 一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法 - Google Patents

一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于数学地质建模技术领域，具体涉及一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法，包括以下步骤：步骤一：野外地质实地勘查，获取向斜或背斜两翼对应测量点上的多组产状数据、岩层厚度信息；步骤二：建立几何形态的数学地质模型，根据测点位置、向斜的产状点信息，以地质基础知识为根据，在AutoCAD软件中进行绘制；步骤三：利用拟合工具，绘制向斜在该剖面上的投影位置，获取投影线的长度；步骤四：当一组向斜投影线的三维形态得到恢复后，相邻之间进行连接，褶皱构造的空间三维形态恢复。

Description

一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法
技术领域
本发明属于数学地质建模技术领域，具体涉及一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法。
背景技术
褶皱是岩层受力变形产生的一系列连续弯曲，也称褶曲。岩层褶皱后原有的位置和形态均发生了改变，但连续性不会改变。褶皱是由相邻岩块发生挤压或剪切错动而形成的，是构造作用的直观反映。褶皱的基本类型是背斜和向斜。向斜属于地质构造中褶皱的基本类型之一，与背斜相对。原始水平岩层受力后向下凸曲者，称为向斜，其核部的岩层时代最新，朝两翼依次变老。向斜与背斜相连，彼此方向相反，常使地壳岩层，呈现波状。
褶皱构造形成后，会经过较长时期的剥蚀过程，特别是核部为较软岩层时，很容易被剥蚀，从而造成地形和地貌的变化，无法较为准确的定位褶皱的核、轴面等几何要素信息。由于褶皱构造与矿产资源勘查、工程、灾害监测等多领域有密不可分的关系，是最重要的地质构造现象之一。因此对于褶皱构造的形态恢复显得尤为重要。
以往对于褶皱构造的形态恢复往往会采用手工描绘的方式定性表达，主观影响较大。因此需要设计一种借助软件和数学地质对褶皱构造进行定量化建模绘制的方法，将地质研究工作环境回归至三维空间之中，用定量化的方式较为准确的展示及计算各类所需参数。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法，用于解决的原有技术中褶皱构造的形态恢复采用手工描绘方式，主观影响较大，定量不准确的技术问题。
本发明的技术方案：
一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法，包括以下步骤：
步骤一：野外地质实地勘查，获取向斜或背斜两翼对应测量点上的多组产状数据、岩层厚度信息；
步骤二：建立几何形态的数学地质模型，根据测点位置、向斜的产状点信息，以地质基础知识为根据，在AutoCAD软件中进行绘制；
步骤三：利用拟合工具，绘制向斜在该剖面上的投影位置，获取投影线的长度；
步骤四：当一组向斜投影线的三维形态得到恢复后，相邻之间进行连接，褶皱构造的空间三维形态恢复。
所述步骤一还包括：测量过程中，利用GPS定位手段获取测量点的空间坐标位置，并利用罗盘测量向斜两翼测点处的产状数据，包括：走向、倾向、倾角；整个测量过程中对进行相应记录和数据的备份。
所述步骤二还包括：以向斜形态恢复为例；在AutoCAD软件中导入测量点的坐标；然后，根据产状中的倾角参数∠α和∠β，从测量点处绘制两条直线作为辅助线，并确保该辅助线与水平的内夹角与产状中倾角参数一致，至此，该三角面形成一个该位置上的地质剖面。
所述步骤三还包括：根据公式(1)和(2)建立二元一次方程组，代入已知参数X、∠α和∠β进行计算，得到X1或X2值，然后分别代入公式(3)和(4)，均可得到弧段长度结果；利用AutoCAD软件中圆弧拟合工具绘制弧段，确保该弧段既要通过向斜构造两翼处的产状测点，又要与两侧辅助线相切，完成向斜构造在此地质剖面上投影的拟合曲线；
Figure BDA0002328919320000031
Figure BDA0002328919320000032
Figure BDA0002328919320000033
或
Figure BDA0002328919320000034
其中，ArcY为所求弧段长度，α和β为同一剖面上地质测量点的倾角，X为地质测量点对之间的水平距离，X1为靠近α的一端，X2为靠近β的一端。
本发明的有益效果为：
本发明建立了基于数学地质的褶皱构造恢复方法，利用数据地质模型，并利用现代化的工具平台计算褶皱构造的空间形态，提出了新的技术思路和方法，为数学地质工作提供了新思路。本发明基于明确的地质、测绘、数学方法组合，可操作性强，可用于三维褶皱构造恢复的工作，不仅大大提高了工作效率，更提高了数据的准确性。
附图说明
图1为本发明设计的一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法的流程图；
图2为利用本发明对向斜构造形态的恢复图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明设计的一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法进行详细说明：本发明通过数学建模，提取向斜构造(背斜同理)在某一剖面上的投影位置，进而获取向斜构造的整体面貌。
本发明设计的一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法，具体包括以下步骤：
步骤一：在野外地质实地勘查中，沿着向斜(或背斜)走向的两翼依次进行地质测量，测量点间距以地质研究目的为依据。测量过程中，利用GPS等定位手段获取测量点的空间坐标位置，精度满足地质工作任务要求，并利用罗盘测量向斜(或背斜)两翼测点处的产状数据，包括：走向、倾向、倾角。整个测量过程，要注意做好相应记录和数据的备份。
步骤二：转入内业工作，以向斜形态恢复为例。在AutoCAD软件中，首先，导入测量点的坐标；然后，根据产状中的倾角参数(∠α和∠β)，从测量点处画两条直线作为辅助线，并确保该辅助线与水平的内夹角与产状中倾角参数一致。如图2所示，该三角面形成了一个该位置上的地质剖面。
步骤三：根据公式(1)和(2)建立二元一次方程组，代入已知参数X、∠α和∠β进行计算，得到X1或X2值，然后分别代入公式(3)和(4)，均可得到弧段长度结果；
再利用AutoCAD软件中圆弧拟合工具绘制弧段，，确保该弧段既要通过向斜构造两翼处的产状测点，又要与两侧辅助线相切。依次按照软件提示操作，即完成向斜(或背斜)构造在此地质剖面上投影的拟合曲线，如见图2所示
X＝X1+X2#(1) ………公式(1)
Figure BDA0002328919320000041
Figure BDA0002328919320000042
或
Figure BDA0002328919320000043
其中，ArcY为所求弧段长度，α和β为同一剖面上地质测量点的倾角，X为地质测量点对之间的水平距离，X1为靠近α的一端，X2为靠近β的一端。
步骤四：当所有的向斜(或背斜)构造的剖面投影拟合曲线得到恢复后，相邻拟合曲线之间进行连接，向斜(或背斜)构造的空间三维形态就可恢复。
上面对本发明的实施例作了详细说明，本发明并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。本发明对其他矿种热液蚀变侧缘分带元素迁移规律研究也具有重要的借鉴意义。

Claims (4)

1.一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：野外地质实地勘查，获取向斜或背斜两翼对应测量点上的多组产状数据、岩层厚度信息；
步骤二：建立几何形态的数学地质模型，根据测点位置、向斜的产状点信息，以地质基础知识为根据，在AutoCAD软件中进行绘制；
步骤三：利用拟合工具，绘制向斜在该剖面上的投影位置，获取投影线的长度；
步骤四：当一组向斜投影线的三维形态得到恢复后，相邻之间进行连接，褶皱构造的空间三维形态恢复。
2.根据权利要求1所述的一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法，其特征在于：所述步骤一还包括：测量过程中，利用GPS定位手段获取测量点的空间坐标位置，并利用罗盘测量向斜两翼测点处的产状数据，包括：走向、倾向、倾角；整个测量过程中对进行相应记录和数据的备份。
3.根据权利要求2所述的一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法，其特征在于：所述步骤二还包括：以向斜形态恢复为例；在AutoCAD软件中导入测量点的坐标；然后，根据产状中的倾角参数∠α和∠β，从测量点处绘制两条直线作为辅助线，并确保该辅助线与水平的内夹角与产状中倾角参数一致，至此，该三角面形成一个该位置上的地质剖面。
4.根据权利要求3所述的一种基于数学地质的褶皱构造恢复方法，其特征在于：所述步骤三还包括：根据公式(1)和(2)建立二元一次方程组，代入已知参数X、∠α和∠β进行计算，得到X1或X2值，然后分别代入公式(3)和(4)，均可得到弧段长度结果；利用AutoCAD软件中圆弧拟合工具绘制弧段，确保该弧段既要通过向斜构造两翼处的产状测点，又要与两侧辅助线相切，完成向斜构造在此地质剖面上投影的拟合曲线；
X＝X1+X2#(1) ………公式(1)
Figure FDA0002328919310000021
Figure FDA0002328919310000022
Figure FDA0002328919310000023
其中，ArcY为所求弧段长度，α和β为同一剖面上地质测量点的倾角，X为地质测量点对之间的水平距离，X1为靠近α的一端，X2为靠近β的一端。
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