CN116228977A - 一种钻孔中的断层三维建模方法及系统 - Google Patents

一种钻孔中的断层三维建模方法及系统 Download PDF

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CN116228977A
CN116228977A CN202310151830.3A CN202310151830A CN116228977A CN 116228977 A CN116228977 A CN 116228977A CN 202310151830 A CN202310151830 A CN 202310151830A CN 116228977 A CN116228977 A CN 116228977A
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梁涛
卢仁
马玉见
包刚
谢小芳
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Henan Geological Research Institute
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Abstract

本申请涉及地质矿产勘查技术领域，尤其是涉及一种钻孔中的断层三维建模方法及系统，所述方法包括：获取钻孔测量数据；根据所述钻孔测量数据依次获取每个钻探回次的起点和终点的坐标，并建立钻孔轨迹；获取所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据；根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别构建对应的断层面矩形模型；分别获取各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标；根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别构建各断层的矩形线框模型，实现钻孔中的断层三维建模。本申请对钻孔中的断层可进行全面三维表达，准确地展现了断层的形态。

Description

一种钻孔中的断层三维建模方法及系统
技术领域
本申请涉及地质矿产勘查技术领域，尤其是涉及一种钻孔中的断层三维建模方法及系统。
背景技术
钻探是地质矿产勘查中一项重要的直接探矿手段，钻探取得的岩心不仅用于查明地表以下地层、构造、岩浆岩、围岩蚀变等地质信息，而且能够提供矿体埋深、厚度、规模、品位、资源量等矿化信息。所以，钻探成果能够直接决定一个地质勘查项目的找矿效果，进而决定矿床的规模与经济价值。
在找矿勘探中，钻探岩心提供了大量地质找矿信息，其作用在于验证和修正找矿模型，为后续钻孔的设计和施工方案变更与否提供支撑，进而提高钻孔的见矿率。在实际找矿勘查工作中，关注最多的是岩心中的矿化和岩性两大类信息，它们仅需要深度数据就能直接展现在钻孔柱状图和勘探线剖面图中。而断层是地质构造演化的重要印记之一，广泛分布于各种地质体内，钻探能揭示大量规模各异的地下断层。金属矿床的形成通常与矿区内断裂系统密切相关，对它的认识理解深度能够决定矿床成因的认识程度和找矿预测及勘查效率及成果。
相关技术中，由于断层的展现相对复杂且难度较大，钻孔中断层需要出露深度、倾向、走向和倾角等参数才能唯一确定，在钻孔柱状图和勘探线剖面图等平面图件中难以全面进行三维表达，因缺乏断层数学模型和数据接入方法，现行的主要矿业软件(如Micromine、Surpac、3DMine等)均未发布钻孔中断层三维建模模块，矿床断层系统的三维建模尚未实现，使得构造地质信息在构造控矿、矿床成因研究及找矿预测中无法有效发挥其重要的指导作用。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供一种钻孔中的断层三维建模方法及系统，对钻孔中的断层可进行全面三维表达。
第一方面，本申请提供的一种钻孔中的断层三维建模方法，采用如下的技术方案：
一种钻孔中的断层三维建模方法，所述方法包括：
获取钻孔测量数据，所述钻孔测量数据包括开孔点和每个钻探回次的测量数据；
根据所述钻孔测量数据依次获取每个钻探回次的起点和终点的坐标，并建立钻孔轨迹；
获取所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据；
根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别构建对应的断层面矩形模型；
分别获取各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标；
根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别构建各断层的矩形线框模型，实现钻孔中的断层三维建模。
通过上述技术方案，根据钻孔测量数据建立钻孔轨迹，并构建断层面矩形模型，获取断层面矩形模型各点的坐标数据，实现在地质建模软件中的断层三维建模。本技术方案对钻孔中的断层可进行全面三维表达，准确地展现了断层的形态，且能兼容各种地质建模软件，适应性强。
在一些实施方式中，所述开孔点的测量数据包括开孔点M0的坐标(xM0,yM0,zM0)；
所述每个钻探回次的测量数据包括每个钻探回次的回次编号、进尺、回次方位角和回次倾角；所述钻探回次的回次编号为R1,R2,R3,……,Rt；所述钻探回次的进尺为每个钻探回次的终点Mi至起点Mi-1的测量距离r i(i＝1,2,3,……,t)；所述每个钻探回次的回次方位角为
Figure BDA0004091082620000022
(i＝1,2,3,……,t)，
Figure BDA0004091082620000023
所述每个钻探回次的回次倾角为θi(i＝1,2,……,t)，0°≤θi≤90°；
所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据包括断层编号、断层出露深度、断层倾向、断层倾角和断层地质特征编录数据；所述断层编号为F1,F2,F3,……,Fn；所述各断层的断层出露深度为出露孔深hj(j＝1,2,3,……,n)；所述各断层的断层倾向为αj(j＝1,2,3,……,n)，0°≤αj＜360°)；所述各断层的断层倾角βj(j＝1,2,3,……,n)，0°≤βj≤90°；所述断层地质特征编录数据包括各断层的地质特征文字描述数据。
通过上述技术方案，确定了开孔点坐标、每个钻探回次的测量数据，以及钻孔轨迹中各断层的地质特征数据所包含的具体数据信息。
在一些实施方式中，所述根据所述钻孔测量数据依次获取每个钻探回次的起点和终点的坐标，具体包括：
根据每个钻探回次的回次方位角
Figure BDA0004091082620000024
回次倾角θi、进尺r i，以及开孔点M0的坐标(xM0,yM0,zM0)，依次获取每个钻探回次终点Mi(i＝1,2,3,……,t)的坐标。
通过上述技术方案，由开孔点起始，依次获取每个钻探回次终点的坐标数据，直至最后的终孔点的坐标数据。
在一些实施方式中，所述依次获取每个钻探回次终点Mi的坐标(i＝1,2,3,……,t)，包括：
当i＝1时，获取第一个钻探回次终点M1的坐标(xM1,yM1,zM1)，表达式如下：
Figure BDA0004091082620000021
当1＜i＜t时，依次获取第一个钻探回次后的各钻探回次的终点Mi的坐标(xMi,yMi,zMi)，表达式如下：
Figure BDA0004091082620000031
当i＝t时，获取最后一个钻探回次的终点的坐标，即终孔点Mt的坐标(xMt,yMt,zMt)，表达式如下：
Figure BDA0004091082620000032
通过上述技术方案，确定获取每个钻探回次终点直至终孔点的坐标数据的数据模型。
在一些实施方式中，所述根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别构建对应的断层面矩形模型，具体包括：
根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别以各断层在所述钻孔轨迹中的出露位置点为中心点Oj(j＝1,2,3,……,n)，沿断层走向向两侧按第一延长长度s延长到对应的第一中点Aj(j＝1,2,3,……,n)和第二中点Bj(j＝1,2,3,……,n)；
分别以各断层在所述钻孔轨迹中的出露位置点为中心点Oj(j＝1,2,3,……,n)，沿断层倾向向两侧按第二延长长度l延长到对应的第三中点Pj(j＝1,2,3,……,n)和第四中点Qj(j＝1,2,3,……,n)；
分别连接所述第一中点Aj和第二中点Bj，连接所述第三中点Pj和第四中点Qj，以第一中点Aj、第二中点Bj之间的连接线以及第三中点Pj、第四中点Qj之间的连接线为对称轴构建该断层的断层面，所述断层面的四个顶点分别为第一顶点Cj(j＝1,2,3,……,n)、第二顶点Dj(j＝1,2,3,……,n)、第三顶点Ej(j＝1,2,3,……,n)和第四顶点Fj(j＝1,2,3,……,n)。
通过上述技术方案，通过所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别构建断层面矩形模型的具体过程，分别确定断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点。
在一些实施方式中，所述分别获取各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，具体包括：
根据所述中心点Oj(j＝1,2,3,……,n)对应的出露孔深hj，确定该中心点Oj所在的钻探回次i(i＝1,2,3,……,t)，并获取该第i个钻探回次的起点Mi-1的坐标、回次方位角
Figure BDA0004091082620000034
和回次倾角θi；
根据所述第i个钻探回次的起点Mi-1的坐标、回次方位角
Figure BDA0004091082620000033
回次倾角θi，以及该中心点Oj至所在钻探回次i的起点Mi-1的距离dj(j＝1,2,3,……,n)，获取该中心点Oj的坐标(xoj,yoj,zoj)；
根据第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的所述中心点坐标(xoj,yoj,zoj)、断层倾向αj、断层倾角βj和第一延长长度s，分别获取第一中点Aj和第二中点Bj的中点坐标(xAj,yAj,zAj)和(xBj,yBj,zBj)；
根据第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的所述中心点坐标(xoj,yoj,zoj)、断层倾向αj、断层倾角βj和第二延长长度l，分别获取第三中点Pj和第四中点Qj的中点坐标(xPj,yPj,zPj)和(xQj,yQj,zQj)；
根据第一中点Aj和第二中点Bj的中点坐标，或，第三中点Pj和第四中点Qj的中点坐标，获取对应的第一顶点Cj、第二顶点Dj、第三顶点Ej和第四顶点Fj的顶点坐标(xCj,yCj,zCj)、(xDj,yDj,zDj)、(xEj,yEj,zEj)和(xFj,yFj,zFj)。
通过上述技术方案，分别计算各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标。
在一些实施方式中，获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的所述中心点坐标的表达式如下：
Figure BDA0004091082620000041
获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的第一中点Aj和第二中点Bj的中点坐标的表达式如下：
Figure BDA0004091082620000042
Figure BDA0004091082620000043
获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的第三中点Pj和第四中点Qj的中点坐标的表达式如下：
Figure BDA0004091082620000044
Figure BDA0004091082620000045
获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的第一顶点Cj、第二顶点Dj、第三顶点Ej和第四顶点Fj的顶点坐标的表达式如下：
Figure BDA0004091082620000046
Figure BDA0004091082620000047
Figure BDA0004091082620000051
Figure BDA0004091082620000052
Figure BDA0004091082620000053
通过上述技术方案，确定断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点共9个点的坐标数据的数据模型。
在一些实施方式中，所述根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别构建各断层的矩形线框模型，具体包括：
根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别建立各断层面矩形模型的点文件和线文件；
在各断层面矩形模型的所述线文件中设置连接属性，并将所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点相互连接；
根据所述各断层面矩形模型的点文件和线文件，建立各断层面矩形模型的矩形线框模型，实现钻孔中的断层三维建模。
通过上述技术方案，确定了通过断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点共9个点的数据，在地质建模软件中构建矩形线框模型的具体过程。
第二方面，本申请提供的一种钻孔中的断层三维建模系统，采用如下的技术方案：
一种钻孔中的断层三维建模系统，包括：
测量数据获取模块，用于获取钻孔测量数据，所述钻孔测量数据包括开孔点和每个钻探回次的测量数据；
钻孔轨迹建立模块，用于根据所述钻孔测量数据依次获取每个钻探回次的起点和终点的坐标，并建立钻孔轨迹；
断层数据获取模块，用于获取所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据；
矩形模型构建模块，用于根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别构建对应的断层面矩形模型；
点坐标获取模块，用于分别获取各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标；
线框模型构建模块，用于根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别构建各断层的矩形线框模型，实现钻孔中的断层三维建模。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，采用如下的技术方案：
一种电子设备，包括：
至少一个处理器；
存储装置，用于存储至少一个计算机程序；
当所述至少一个计算机程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述技术方案所述的方法。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过本申请的技术方案构建钻孔中的断层三维模型，为深入认识矿床成因、构造控矿机理和有效指导找矿预测及找矿勘查提供了有力支撑。
2.通过本申请的技术方案进行断层三维建模，对钻孔中的断层可进行全面三维表达，准确地展现了断层的形态。
3.通过本申请的技术方案进行断层三维建模，在建模过程中获得的数据可以直接为地质建模软件读取，兼容性强，适应性广。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请的一种实施例提供的钻孔中的断层三维建模方法的整体流程示意图；
图2为本申请的一种实施例提供的钻孔中的断层三维建模系统的框架示意图；
图3为本申请的一种实施例提供的钻孔轨迹简化示意图；
图4为本申请的一种实施例提供的第一测量点的坐标计算示意图；
图5为本申请的一种实施例提供的出露地质点的坐标计算示意图；
图6为本申请的一种实施例提供的断层面的构建示意图；
图7为本申请的一种实施例提供的钻孔的设计表及测量表；
图8为本申请的一种实施例提供的钻孔的地质特征表及坐标计算表；
图9为本申请的一种实施例提供的断层面各个点的坐标计算表；
图10为本申请的一种实施例提供的钻孔ZK001的部分断层点线展示示意图；
图11为本申请的一种实施例提供的钻孔ZK001的部分线框模型示意图；
图12为本申请的一种实施例提供的钻孔ZK001的整体线框模型示意图。
具体实施方式
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请的一种实施例中的附图，对本申请的一种实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图1至12对本申请作进一步详细说明。
野外钻探都是按照钻探设计施工的，基本设计参数包括开孔位置(孔口坐标)、方位角、倾角和钻孔设计深度。在钻探施工中，为确保钻孔施工达到设计要求，必须等间距的开展钻孔测量，实测某一深度处的方位角和倾角，与对应深度处的设计参数比对，如在钻探规范限定的误差之内继续施工，否则在后续钻探施工中必须矫正调整。
所以，钻孔轨迹是由数段长度相同、首尾相接的线段连接而成(参考图3)，其开孔位置和终孔位置分别为点M0和点Mt，在点M1、M2、M3、……Mi、……、Mt-1等位置处开展了钻孔测量。其中，在点O1、O2、O3、……Oj、……、On等位置出现需要编录处理的地质信息，如岩性边界、断层、矿体分界等。
如图1所示的钻孔中的断层三维建模方法，可以实施以下步骤：
101、获取钻孔测量数据，所述钻孔测量数据包括开孔点和每个钻探回次的测量数据。
本申请的一种实施例中，所述开孔点的测量数据包括开孔点M0的坐标(xM0,yM0,zM0)；
所述每个钻探回次的测量数据包括每个钻探回次的回次编号、进尺、回次方位角和回次倾角；所述钻探回次的回次编号为R1,R2,R3,……,Rt；所述钻探回次的进尺为每个钻探回次的终点Mi至起点Mi-1的测量距离r i(i＝1,2,3,……,t)；所述每个钻探回次的回次方位角为
Figure BDA0004091082620000072
(i＝1,2,3,……,t)，
Figure BDA0004091082620000071
所述每个钻探回次的回次倾角为θi(i＝1,2,……,t)，0°≤θi≤90°。
所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据包括断层编号、断层出露深度、断层倾向、断层倾角和断层地质特征编录数据；所述断层编号为F1,F2,F3,……,Fn；所述各断层的断层出露深度为出露孔深hj(j＝1,2,3,……,n)；所述各断层的断层倾向为αj(j＝1,2,3,……,n)，0°≤αj＜360°)；所述各断层的断层倾角βj(j＝1,2,3,……,n)，0°≤βj≤90°；所述断层地质特征编录数据包括各断层的地质特征文字描述数据。
102、根据所述钻孔测量数据依次获取每个钻探回次的起点和终点的坐标，并建立钻孔轨迹。
本申请的一种实施例中，根据所述钻孔测量数据依次获取每个钻探回次的起点和终点的坐标，具体包括：
根据每个钻探回次的回次方位角
Figure BDA0004091082620000081
回次倾角θi、进尺r i，以及开孔点M0的坐标(xM0,yM0,zM0)，依次获取每个钻探回次终点Mi(i＝1,2,3,……,t)的坐标。
依次获取每个钻探回次终点Mi(i＝1,2,3,……,t)的坐标的过程如下：
获取第一个钻探回次终点M1(参考图4)的坐标(xM1,yM1,zM1)，包括：
根据所述开孔点坐标(xM0,yM0,zM0)，以及第一个钻探回次的回次方位角
Figure BDA0004091082620000082
回次倾角θ1和进尺r 1，获取M1的坐标(xM1,yM1,zM1)，此时，i＝1；
依次获取所述M1后的各钻探回次的终点坐标(xMi,yMi,zMi)，包括：
根据各钻探回次的起点的坐标(xMi-1,yMi-1,zMi-1)(即上一钻探回次的终点的坐标)、对应的回次方位角
Figure BDA0004091082620000083
回次倾角θi和进尺r i，依次获取所述M1后的各钻探回次终点Mi的坐标(xMi,yMi,zMi)，此时，1＜i＜t；
直至获取终孔点Mt的坐标(xMt,yMt,zMt)，包括：
根据最后一个钻探回次的起点坐标(xMt-1,yMt-1,zMt-1)(即倒数第二个钻探回次的终点的坐标)、对应的回次方位角
Figure BDA0004091082620000084
开孔点倾角θt和测量距离r t，获取终孔点Mt的坐标(xMt,yMt,zMt)，此时，i＝t。
本申请的一种实施例中，所述依次获取每个钻探回次终点Mi的坐标(i＝1,2,3,……,t)，包括：
当i＝1时，获取第一个钻探回次终点M1的坐标(xM1,yM1,zM1)，表达式如下：
Figure BDA0004091082620000085
当1＜i＜t时，依次获取第一个钻探回次后的各钻探回次的终点Mi的坐标(xMi,yMi,zMi)，表达式如下：
Figure BDA0004091082620000086
当i＝t时，获取最后一个钻探回次的终点的坐标，即终孔点Mt的坐标(xMt,yMt,zMt)，表达式如下：
Figure BDA0004091082620000087
通过上述表达式(1)、(2)和(3)，就能够依次计算获得所有钻探回次内终点M1、M2、M3、……Mi、……直至终孔点Mt的坐标，每一个钻探回次的终点也是下一个钻探回次的起点。
103、获取所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据。
确定钻孔中断层的出露位置点(出露孔深hj)，用点Oj(j＝1,2,3,……,n)来标记。在岩心地质编录中，地质工程师可以获得点O1、O2、O3、……Oj、……、On等位置的地质信息，据此能够建立岩性、样品、构造、品位等编录数据库；在本申请中，地质信息指断层信息。
岩心编录能够获得每一条断层面的初始产状数据，包括每一条断层对应的断层倾向α(0°＝<α<360°)和断层倾角β(0°＝<β＝<90°)等。
104、根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别构建对应的断层面矩形模型。
本申请的一种实施例中，根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别以各断层在所述钻孔轨迹中的出露位置点为中心点Oj(j＝1,2,3,……,n)，沿断层走向向两侧按第一延长长度s延长到对应的第一中点Aj(j＝1,2,3,……,n)和第二中点Bj(j＝1,2,3,……,n)；
分别以各断层在所述钻孔轨迹中的出露位置点为中心点Oj(j＝1,2,3,……,n)，沿断层倾向向两侧按第二延长长度l延长到对应的第三中点Pj(j＝1,2,3,……,n)和第四中点Qj(j＝1,2,3,……,n)；
分别连接所述第一中点Aj和第二中点Bj，连接所述第三中点Pj和第四中点Qj，以第一中点Aj、第二中点Bj之间的连接线以及第三中点Pj、第四中点Qj之间的连接线为对称轴构建该断层的断层面，所述断层面的四个顶点分别为第一顶点Cj(j＝1,2,3,……,n)、第二顶点Dj(j＝1,2,3,……,n)、第三顶点Ej(j＝1,2,3,……,n)和第四顶点Fj(j＝1,2,3,……,n)(参考图6)。
105、分别获取各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标。
本申请的一种实施例中，根据所述中心点Oj(j＝1,2,3,……,n)对应的出露孔深hj，确定该中心点Oj所在的钻探回次i(i＝1,2,3,……,t)，并获取该第i个钻探回次的起点Mi-1的坐标、回次方位角
Figure BDA0004091082620000091
和回次倾角θi；
根据所述第i个钻探回次的起点Mi-1的坐标、回次方位角
Figure BDA0004091082620000092
回次倾角θi，以及该中心点Oj至所在钻探回次i的起点Mi-1的距离dj(j＝1,2,3,……,n)，获取该中心点Oj的坐标(xoj,yoj,zoj)(参考图5)；
根据第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的所述中心点坐标(xoj,yoj,zoj)、断层倾向αj、断层倾角βj和第一延长长度s，分别获取第一中点Aj和第二中点Bj的中点坐标(xAj,yAj,zAj)和(xBj,yBj,zBj)；
根据第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的所述中心点坐标(xoj,yoj,zoj)、断层倾向αj、断层倾角βj和第二延长长度l，分别获取第三中点Pj和第四中点Qj的中点坐标(xPj,yPj,zPj)和(xQj,yQj,zQj)；
根据第一中点Aj和第二中点Bj的中点坐标，或，第三中点Pj和第四中点Qj的中点坐标，获取对应的第一顶点Cj、第二顶点Dj、第三顶点Ej和第四顶点Fj的顶点坐标(xCj,yCj,zCj)、(xDj,yDj,zDj)、(xEj,yEj,zEj)和(xFj,yFj,zFj)。
本申请的一种实施例中，可通过两种方式计算获得点Cj、Dj、Ej和Fj的坐标：(1)先计算点Aj和Bj的坐标，再计算点Ej、Dj和Cj、Fj的坐标，或者(2)先计算点Pj和Qj的坐标，再计算点Cj、Dj和Ej、Fj的坐标。
本申请的一种实施例中，获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的所述中心点坐标的表达式如下：
Figure BDA0004091082620000101
获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的第一中点Aj和第二中点Bj的中点坐标的表达式如下：
Figure BDA0004091082620000102
Figure BDA0004091082620000103
获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的第三中点Pj和第四中点Qj的中点坐标的表达式如下：
Figure BDA0004091082620000104
Figure BDA0004091082620000105
获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的第一顶点Cj、第二顶点Dj、第三顶点Ej和第四顶点Fj的顶点坐标的表达式如下：
Figure BDA0004091082620000106
Figure BDA0004091082620000107
Figure BDA0004091082620000111
Figure BDA0004091082620000112
Figure BDA0004091082620000113
综上，在以上数学模型的基础上，通过钻孔测量数据和各断层的地址特征数据，可以计算获得任一钻孔深度处断层矩形模型CjDjEjFj的4个顶点、4边的中点和1个中心点的三维坐标。
106、根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别构建各断层的矩形线框模型，实现钻孔中的断层三维建模。
本申请的一种实施例中，具体包括：
根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别建立各断层面矩形模型的点文件和线文件；
在各断层面矩形模型的所述线文件中设置连接属性，并将所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点相互连接；
根据所述各断层面矩形模型的点文件和线文件，建立各断层面矩形模型的矩形线框模型，实现钻孔中的断层三维建模。
【实施例】
本申请的一种实施例中，以塞旁铜-金矿床的钻孔ZK001为例，使用Excel按照上述公式编制了计算表，开展了岩心断层三维建模数据计算。
在钻孔ZK001设计表中(参考图7)，需要填写钻孔的设计方位角、倾角、孔深和孔口坐标等基本参数。同时，还要填写钻孔测斜的间隔。断层模型的控制参数s和l也一并设定，计算中设定为边长为10m的正方形。
钻孔ZK001孔深为852.35m，以30m等间距的进行了29次钻孔测量，每次的测量结果在第二、三、五和六列(参考图7)。其中，第八、九和十列的数据是根据公式(1)-(3)计算所得的点Mi坐标。
钻孔ZK001岩心编录记录了45条断层，它们的出露孔深、断层编号、断层倾向、断层倾角、断层走向和断层地质特征编录数据记录于地质特征表中(参考图8)；在断层的始端点M坐标计算表中，运用Excel查找函数确定断层F所在的岩心测量回次，匹配对应的点M坐标和距离d值，如F2和F3均位于第2个测量回次，取相同的点M和不同的d值。
使用上述参数根据公式(4)-(12)在Excel中编辑计算表格，即可获得每条断层内O、A、B、P、C、D、Q、E和F等9个点的坐标，即得到钻孔ZK001顶部3条断层和底部3条断层的9个点计算结果(参考图9)。
由钻孔中的断层的9个点的计算表，它可以获得1个钻孔中45条断层的相关计算结果。实际应用中，只需修改钻孔编号、孔口坐标、钻孔测量、地质编录信息等基本数据，就能够自动获得新钻孔的9个点计算参数，拷贝计算结果。重复操作步骤，即可获得所有钻孔的9个点计算参数数据，供三维矿业软件建模使用。
岩心编录中断层的三维建模在本实施例中运用Micromine软件建立相关点文件和线文件，运用钻孔数据库和线框模块功能实现三维可视化。
首先，运用钻孔设计表中孔口坐标(参考图7)建立Micromine钻孔数据库的井口数据文件，运用钻孔测量数据建立Micromine钻孔数据库的钻孔测量文件，应用钻孔数据库功能可以建立钻孔ZK001的轨迹(参考图10)。
其次，使用钻孔ZK001断层面内9个点的坐标计算数据，分别建立Micormine点文件和线文件，点文件用于显示点编号或相关断层地质信息，在线文件中设置连接属性并连点成线段，如断层F1中的线段AOB、CPD和EQF(参考图11)。
最后，应用Micromine线框模块功能，将F1断层所属的线段AOB、CPD和EQF匹配起来，就能获得F1断层的矩形线框模型。重复这一步骤，就能建立ZK001中45条断层的矩形线框模型，实现其Micromine三维建模(参考图12)。
在本申请实施例中，通过数学建模和数据计算，获得的数据可以直接为三维矿业软件(地质建模软件)读取，实现了岩心中断层的三维表达。随着勘查区完工钻孔的增多，钻孔中断层的地质数据也会增加，结合断层的规模、性质、产状、标志层等地质信息，能够在横、纵勘探线剖面上进行断层综合解译和连接，应用Micromine线框模块建立勘查区钻孔中断层系统的三维模型。以钻孔中岩性、矿化、元素含量、蚀变等地质信息和矿区构造、地球物理勘探等资料为基础，就能够建立勘查区的综合成矿-构造-找矿三维模型，这为深入认识矿床成因、构造控矿机理和有效指导找矿预测及找矿勘查提供了有力支撑。
如图2所示的钻孔中的断层三维建模系统的框架示意图，本申请的一种钻孔中的断层三维建模系统，包括：
测量数据获取模块201，用于获取钻孔测量数据，所述钻孔测量数据包括开孔点和每个钻探回次的测量数据；
钻孔轨迹建立模块202，用于根据所述钻孔测量数据依次获取每个钻探回次的起点和终点的坐标，并建立钻孔轨迹；
断层数据获取模块203，用于获取所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据；
矩形模型构建模块204，用于根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别构建对应的断层面矩形模型；
点坐标获取模块205，用于分别获取各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标；
线框模型构建模块206，用于根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别构建各断层的矩形线框模型，实现钻孔中的断层三维建模。
在一些可能的实施方式中，根据本申请实施方式的电子设备可以至少包括至少一个处理器、以及至少一个存储装置。其中，所述存储装置存储有至少一个计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行本说明书上述技术方案中描述的根据本申请各种具体实施方式的方法中的步骤。
在一些可能的实施方式中，本申请的各个方面还可以实现为一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被电子设备的处理器执行时用于实现本说明书上述技术方案中描述的根据本申请各种具体实施方式的方法中的步骤。
计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线、光缆、RF等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括形式异常的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户电子设备上执行、部分在用户电子设备上部分在远程电子设备上执行、或者完全在远程电子设备或服务器上执行。在涉及远程电子设备的情形中，远程电子设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户电子设备，或者，可以连接到外部电子设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
所属技术领域的技术人员能够理解，本申请的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本申请的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻孔中的断层三维建模方法，其特征在于，所述方法包括：
获取钻孔测量数据，所述钻孔测量数据包括开孔点和每个钻探回次的测量数据；
根据所述钻孔测量数据依次获取每个钻探回次的起点和终点的坐标，并建立钻孔轨迹；
获取所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据；
根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别构建对应的断层面矩形模型；
分别获取各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标；
根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别构建各断层的矩形线框模型，实现钻孔中的断层三维建模。
2.根据权利要求1所述的钻孔中的断层三维建模方法，其特征在于：
所述开孔点的测量数据包括开孔点M0的坐标(xM0,yM0,zM0)；
所述每个钻探回次的测量数据包括每个钻探回次的回次编号、进尺、回次方位角和回次倾角；所述钻探回次的回次编号为R1,R2,R3,……,Rt；所述钻探回次的进尺为每个钻探回次的终点Mi至起点Mi-1的测量距离ri(i＝1,2,3,……,t)；所述每个钻探回次的回次方位角为
Figure FDA0004091082610000011
Figure FDA0004091082610000012
所述每个钻探回次的回次倾角为θi(i＝1,2,……,t)，0°≤θi≤90°；
所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据包括断层编号、断层出露深度、断层倾向、断层倾角和断层地质特征编录数据；所述断层编号为F1,F2,F3,……,Fn；所述各断层的断层出露深度为出露孔深hj(j＝1,2,3,……,n)；所述各断层的断层倾向为αj(j＝1,2,3,……,n)，0°≤αj＜360°)；所述各断层的断层倾角βj(j＝1,2,3,……,n)，0°≤βj≤90°；所述断层地质特征编录数据包括各断层的地质特征文字描述数据。
3.根据权利要求2所述的钻孔中的断层三维建模方法，其特征在于，所述根据所述钻孔测量数据依次获取每个钻探回次的起点和终点的坐标，具体包括：
根据每个钻探回次的回次方位角
Figure FDA0004091082610000013
回次倾角θi、进尺ri，以及开孔点M0的坐标(xM0,yM0,zM0)，依次获取每个钻探回次终点Mi(i＝1,2,3,……,t)的坐标。
4.根据权利要求3所述的钻孔中的断层三维建模方法，其特征在于：所述依次获取每个钻探回次终点Mi的坐标(i＝1,2,3,……,t)，包括：
当i＝1时，获取第一个钻探回次终点M1的坐标(xM1,yM1,zM1)，表达式如下：
Figure FDA0004091082610000014
当1＜i＜t时，依次获取第一个钻探回次后的各钻探回次的终点Mi的坐标(xMi,yMi,zMi)，表达式如下：
Figure FDA0004091082610000021
当i＝t时，获取最后一个钻探回次的终点的坐标，即终孔点Mt的坐标(xMt,yMt,zMt)，表达式如下：
Figure FDA0004091082610000022
5.根据权利要求2所述的钻孔中的断层三维建模方法，其特征在于，所述根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别构建对应的断层面矩形模型，具体包括：
根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别以各断层在所述钻孔轨迹中的出露位置点为中心点Oj(j＝1,2,3,……,n)，沿断层走向向两侧按第一延长长度s延长到对应的第一中点Aj(j＝1,2,3,……,n)和第二中点Bj(j＝1,2,3,……,n)；
分别以各断层在所述钻孔轨迹中的出露位置点为中心点Oj(j＝1,2,3,……,n)，沿断层倾向向两侧按第二延长长度l延长到对应的第三中点Pj(j＝1,2,3,……,n)和第四中点Qj
(j＝1,2,3,……,n)；
分别连接所述第一中点Aj和第二中点Bj，连接所述第三中点Pj和第四中点Qj，以第一中点Aj、第二中点Bj之间的连接线以及第三中点Pj、第四中点Qj之间的连接线为对称轴构建该断层的断层面，所述断层面的四个顶点分别为第一顶点Cj(j＝1,2,3,……,n)、第二顶点Dj(j＝1,2,3,……,n)、第三顶点Ej(j＝1,2,3,……,n)和第四顶点Fj(j＝1,2,3,……,n)。
6.根据权利要求5所述的钻孔中的断层三维建模方法，其特征在于，所述分别获取各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，具体包括：
根据所述中心点Oj(j＝1,2,3,……,n)对应的出露孔深hj，确定该中心点Oj所在的钻探回次i(i＝1,2,3,……,t)，并获取该第i个钻探回次的起点Mi-1的坐标、回次方位角
Figure FDA0004091082610000023
和回次倾角θi；
根据所述第i个钻探回次的起点Mi-1的坐标、回次方位角
Figure FDA0004091082610000024
回次倾角θi，以及该中心点Oj至所在钻探回次i的起点Mi-1的距离dj(j＝1,2,3,……,n)，获取该中心点Oj的坐标(xoj,yoj,zoj)；
根据第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的所述中心点坐标(xoj,yoj,zoj)、断层倾向αj、断层倾角βj和第一延长长度s，分别获取第一中点Aj和第二中点Bj的中点坐标(xAj,yAj,zAj)和(xBj,yBj,zBj)；
根据第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的所述中心点坐标(xoj,yoj,zoj)、断层倾向αj、断层倾角βj和第二延长长度l，分别获取第三中点Pj和第四中点Qj的中点坐标(xPj,yPj,zPj)和(xQj,yQj,zQj)；
根据第一中点Aj和第二中点Bj的中点坐标，或，第三中点Pj和第四中点Qj的中点坐标，获取对应的第一顶点Cj、第二顶点Dj、第三顶点Ej和第四顶点Fj的顶点坐标(xCj,yCj,zCj)、(xDj,yDj,zDj)、(xEj,yEj,zEj)和(xFj,yFj,zFj)。
7.根据权利要求6所述的钻孔中的断层三维建模方法，其特征在于：
获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的所述中心点坐标的表达式如下：
Figure FDA0004091082610000031
获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的第一中点Aj和第二中点Bj的中点坐标的表达式如下：
Figure FDA0004091082610000032
Figure FDA0004091082610000033
获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的第三中点Pj和第四中点Qj的中点坐标的表达式如下：
Figure FDA0004091082610000034
Figure FDA0004091082610000035
获取第j(j＝1,2,3,……,n)条断层的第一顶点Cj、第二顶点Dj、第三顶点Ej和第四顶点Fj的顶点坐标的表达式如下：
Figure FDA0004091082610000036
Figure FDA0004091082610000037
Figure FDA0004091082610000041
Figure FDA0004091082610000042
8.根据权利要求1所述的钻孔中的断层三维建模方法，其特征在于，所述根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别构建各断层的矩形线框模型，具体包括：
根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别建立各断层面矩形模型的点文件和线文件；
在各断层面矩形模型的所述线文件中设置连接属性，并将所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点相互连接；
根据所述各断层面矩形模型的点文件和线文件，建立各断层面矩形模型的矩形线框模型，实现钻孔中的断层三维建模。
9.一种钻孔中的断层三维建模系统，其特征在于，包括：
测量数据获取模块，用于获取钻孔测量数据，所述钻孔测量数据包括开孔点和每个钻探回次的测量数据；
钻孔轨迹建立模块，用于根据所述钻孔测量数据依次获取每个钻探回次的起点和终点的坐标，并建立钻孔轨迹；
断层数据获取模块，用于获取所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据；
矩形模型构建模块，用于根据所述钻孔轨迹中各断层的地质特征数据，分别构建对应的断层面矩形模型；
点坐标获取模块，用于分别获取各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标；
线框模型构建模块，用于根据各所述断层面矩形模型的中心点、顶点和各边中点的坐标，在地质建模软件中分别构建各断层的矩形线框模型，实现钻孔中的断层三维建模。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
存储装置，用于存储至少一个计算机程序；
当所述至少一个计算机程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。
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