地質圖屬於什麼模型

A. 三維地質建模

一、內容概述

隨著世界各國對資源需求日益上升以及對地質環境問題的日益重視，各國研究機構都將提高資源保障能力、緩解環境壓力的目光逐步轉向了地球深部，這就需要對地下空間有更詳細、更好地了解。正是這種社會需求的不斷增長，以及地理信息系統（GIS）、數字制圖、數據存儲和分析、可視化技術上顯著的技術進步，直接促使了從傳統的二維向三維地質填圖（也稱為三維地質建模）的過渡成為必然。

三維地質圖是傳統的二維地質圖向三維的延伸。這些地圖可以描繪三維空間內地下層疊地層的深度、厚度和物質性質。輸出的結果是通過地質解譯，以及嚴格應用原始數據、地質知識和統計方法而創建的完全屬性化和數字化的三維模型。

二維和三維輸出結果都採用了相似的地質構造單元分類，並針對特定用途和相關機構的需要，按照一定的比例尺和解析度加以呈現。三維填圖完成的三維地質模型可以為需要解決地球科學問題的客戶提供信息，因為：①完成的三維地質圖，可以以可理解的格式、用多種地圖視圖解釋和描繪復雜的地質情況；②當有新信息可用時，可以製作和更新各種衍生或解譯圖；③針對地球資源信息的特定需求，根據客戶需要進行發布和定製（Berg et al.，2011）。

二、應用范圍及應用實例

目前，美國地質調查局的科學家使用三維/四維工具來進行以下工作：①可視化和解釋地質信息；②驗證數據；③驗證他們的解譯和模型。三維地質填圖的例子包括對面向資源評價的地下空間描述，如美國中部的含水層描述，以及作為過程模型的輸入參數，如美國西部的地震。同時，USGS希望通過開發新的三維/四維工具和框架，以及通過對現有技術的提高和更有效的利用，擴大其三維/四維處理能力來監測、解譯和分發自然資源信息。

加拿大地質調查局已經將三維地質填圖融入了各項工作。然而，地下水研究對於三維地質填圖的需求還沒有從傳統的地質調查上完全轉變過來。盆地分析的概念是加拿大地質調查局開展三維地質填圖的基礎。在此框架下，工作重點放在了數據收集和了解盆地的地質歷史。盆地分析在地下水研究項目中已經作為一種常見的三維研究方法。後續在GIS軟體中的數據處理、插值、可視化仍然酌情根據地理和地質的復雜性、研究目標和需求而定。

英國地質調查局的三維地質模型名為LithoFrame。它代表了地質圖從二維擴展到三維（表1）。LithoFrame概念的核心是不同解析度的模型彼此對應，形成從一般的全國模型到詳細的現場模型的無縫過渡。

表1 LithoFrame解析度的主要特點

註：LithoFrame比例尺：1M為1∶100萬；250為1∶25萬；50為1∶5萬；10為1∶1萬。

法國地質調查局的三維建模主要涉及3個領域：公共服務、國際合作項目以及與許多合作夥伴和客戶合作開展的科研活動：

1）公共服務：歐盟、法語國家、地區政府和城鎮機關；

2）國際項目：私營公司和外國政府；

3）研究：實驗室和合作大學。

法國地質調查局的三維建模活動的主要應用領域是地質調查、含水層的保護和管理、城市地質、地震風險評價、土木工程、碳捕獲和存儲研究、地熱潛力、礦產資源開采和采後評價。

國外地質調查機構用於創建三維地質圖和模型最常用的軟體套件包括ArcGIS、Gocad、EarthVision、三維GeoModeller，GSI3 D、Multilayer-GDM和Isatis。這些軟體中，GSI3 D、三維GeoModeller和Multilayer-GDM由地質調查機構自行開發，並根據其機構對地質填圖和建模的需求進行定製。許多其他軟體包也用在地質調查機構的部分建模工作流程中，其中包括GIS、統計學分析、地震深度轉換、可視化和屬性建模的軟體。

三、資料來源

Berg R C，Mathers S J et al.2011.Synopsis of Current Three Dimensional Geological Mapping and Modeling in Geological Survey Organizations.Ilinois State Geological Survey Circular，104

B. ER模型屬於什麼模型 A.概念模型 B.層次模型 C.網狀模型 D.關系模型

A概念模型，後面三個是一類的

C. 地質建模的統一表達

地質建模的實質是一個從客觀地質體采樣到數字地質體建模、再到3D可視化的過程(徐磊等，2007)。Raper(1989，1991)將地質對象分為采樣局限(sampling-limited)對象和定義局限(definition-limited)對象。采樣局限對象是指形態僅由采樣數據的多少來確定的自然對象，如一個岩層或者一個斷層面；定義局限對象是指形態由人為的分類標准來決定的自然對象，如地層是根據化石組合和岩石變化特徵來劃分的。地質空間本身是客觀存在的，是確定性的，然而由於人類認知能力的局限性，才使地質空間具有不確定性的特徵。從定義局限角度考慮，若對相應的分類標准進行細化，或者使粗細程度具有層次等級標准，那麼地質對象在特定的標准下將成為一個確定性的。地質對象及其空間關系和屬性的不確定性，實際上是由稀疏的不充足采樣決定的，即受采樣局限的約束。從理論上講，對一個岩層或者一個斷層面，無限制增加地質采樣，克服采樣局限的約束，可以實現對地質對象的完全認知。而實際上，原始地質數據獲取的艱難性和高昂的數據採集成本使這種想法變得異常脆弱。通常，是在滿足一定的要求和可以接受的風險范圍內進行有限的地質采樣。

地質采樣是認知地下空間的最有效方法，地質特徵也是根據有限的地質采樣並結合地質工程師的專家經驗得到的。地質結構建模是根據地質采樣數據所揭露的地質層面點數據，按照一定的方法擬合出的能夠反映地層分布的三維曲面，實現對地質對象的表達。因此，地質采樣實質上是建立地質約束的過程，增加地質采樣會使擬合的地質曲面更好地逼近地質層面的實際形態。地質建模就是依據地質采樣所獲取的地質約束信息，構建具有空間幾何位置、空間屬性特徵、空間關系的地質模型，可採用統一地質模型表達式，即：Mⁿ(Ω，N，φ，C)，其中，Ω是離散地質模型單元集合，N是Ω中元素之間的拓撲鄰接關系，φ是地質對象所具有的屬性信息，C為地質采樣所構建的約束信息。

地質約束信息是建立地質模型的關鍵，Mallet(2002)將約束信息分為兩類：強約束(hard constraints)、弱約束(soft constraints)，其中，強約束又分為強相等約束和強不等於約束。李曉軍等(2008)按照數據的可靠性特徵，將地質數據分為三類：確定性數據(如鑽孔數據，通過鑽探取樣獲得地層岩性的分界信息，以及地層的物理力學特徵等屬性特徵)、知識推理型數據(如煤層底板等高線圖、剖面地質圖等，該類信息多以鑽孔或地震勘探數據為基礎，通過地質解釋或地質工程師的專家經驗知識綜合而形成的)和不確定性數據(如岩層厚度的空間變化特徵，無采樣點的屬性信息，主要依靠主觀解釋和插值、外推等手段所獲得的數據)。

D. 實習九 認識地質圖，觀察地質構造立體模型

一、目的

(1)通過對地質構造模型的觀察，初步建立不同產狀的岩層、褶皺、斷層和角度不整合等構造的立體概念。

(2)初步學習閱讀地質圖的一般方法和步驟。

二、要求

(1)掌握三種基本產狀的岩層在平面、剖面上的特點。

(2)觀察褶皺要素及背斜和向斜、斷層要素及各種斷層、角度不整合等在平面及剖面上的表現。

(3)了解地質圖的概念，學習閱讀地質圖的方法。

(4)在教師的指導下，閱讀元水鎮幅地質圖。

三、實習內容

1.觀察地質構造模型

不同地質構造在平面、剖面上具有不同的表現，因此地質構造觀察必須兼顧平面和剖面上的特徵，這樣才能全面掌握地質構造的形態。

在平面及剖面上地質構造觀察的主要內容有:

(1)地層層面界線的形狀是直線還是曲線?界線是否連續?

(2)不同時代的層面界線是平行還是相交?它們的傾角大小有無變化?

(3)新老岩層出現的順序和分布，有無缺失或重復，是對稱重復出現還是不對稱重復出現?

實習過程中，應分類觀察地質構造模型及圖實9-1，從簡單到復雜，循序漸進。具體步驟如下。

(1)平面上表現

平面上觀察到的地質構造特徵大體上反映了地質構造的地表特徵，野外可以通過地質填圖填繪出來，如果在平面上看到不同時代的岩層有規律地對稱重復出現時，則大多數情況下是褶皺;不對稱重復或有缺失則說明可能有斷層存在。如果知道各岩層的產狀要素，則可以據平面上的特徵推測剖面上的情況。

地質構造模型的觀察是在沒有地形起伏的木塊上進行的，因此地質構造模型所反映的平面特徵與在地形底圖上繪制的地質圖的地質構造特徵有一定的差異。如水平岩層在模型上為同一岩層，而在地質圖上因地形起伏可出現不同時代地層。觀察時應注意領會，注意與地質圖所反映的平面圖的區別。

(2)剖面上表現

根據與地質構造走向是垂直還是平行，剖面分為橫剖面和縱剖面。橫剖面的方向與地質構造走向相垂直，縱剖面的方向與地質構造走向相平行。橫剖面能正確地、較全面地反映地質構造的主要形態特徵，確定地質構造所屬的類型;縱剖面只有當構造沿走向有變化時(如褶皺樞紐的起伏)才有反映，因此，橫剖面是構造觀察的重點。野外可以通過與構造走向相垂直、切割較深的溝谷來觀察。

課堂作業 觀察不同產狀的岩層、褶皺、斷層和角度不整合在平面、剖面上的表現，並將觀察結果填入實習報告中。

圖實9-1 實慣用地質構造模型圖(據徐元愷等，1987)

實習九 地質構造模型實習報告

2.閱讀地質圖(元水鎮幅地質圖，見書末插圖)

(1)地質圖的一般知識

地質圖是用規定的符號(文字、顏色及線條)把某一地區的各種地質體和地質現象(如各時代地層、岩體、地質構造、礦床等的產狀、分布和相互關系)，按一定比例概括地投影到地形圖(平面圖)上的一種圖件。地質圖是地質工作最重要的成果之一。

一幅正規的地質圖有統一的規格，除地質圖本身之外，還應包括圖名、比例尺、圖例、編圖單位和編圖人、編圖日期、地質剖面圖和地層柱狀圖等。

(2)閱讀地質圖的一般方法和步驟

讀地質圖應先圖外，後圖內;先地形，後地質;先整體，後局部;先略讀，後詳讀。

首先讀圖名、比例尺、圖幅代號，了解圖的類型、圖的地理位置，推算圖幅面積，了解圖件編制的詳細程度。

其次讀圖例，了解圖幅內地層、沉積岩、變質岩和岩漿岩的發育情況及地質演化簡史。

再次了解圖內水系和山脊的分布狀況及地形的總體特徵，以幫助認識地貌與地層分布規律和構造的關系等。

接著概讀地質內容，了解地層分布、岩漿岩分布、地層接觸關系、褶皺與斷層發育情況等。

最後，對重點地區及重點內容詳讀，根據讀圖的目的和要求，有針對性地讀地質圖上的有關內容，搞清不同地質構造在地質圖上的表現。

四、思考題

(1)論述地層的接觸關系及其構造運動的意義。

(2)讀地質圖的方法和步驟?

(3)青岩頂幕雲嶺一帶，哪裡是背斜?哪裡是向斜?是根據什麼來判斷的?

(4)在幕雲嶺一帶，唐家溝楊家營東山溝斷層的哪一盤為上升盤，斷層類型是什麼?根據何在?

(5)請問圖幅北部大石嶺和環道溝地區分布的古近系產狀有何不同?用什麼方法可以判斷其產狀的不同?

(6)石英閃長岩和花崗閃長岩的侵入時代?它們是同時侵入的，還是有先後的?如有先後，誰是先侵入的?根據是什麼?

E. 地形地質數據

地形地質圖主要反映了地表的空間形態以及地質對象(如地層、礦體、斷層、褶皺等)在地表的出露位置和露頭形態。

地形圖(topographic map)指的是地表起伏形態和地物位置、形狀在水平面上的投影圖。具體來講，將地面上的地物和地貌按水平投影的方法(沿鉛垂線方向投影到水平面上)，並按一定的比例尺縮繪到圖紙上，這種圖稱為地形圖。

地質圖是將沉積岩層、火成岩體、地質構造等的形成時代和相關等各種地質體、地質現象，用一定圖例表示在某種比例尺地形圖上的一種圖件，是表示地殼表層岩相、岩性、地層年代、地質構造、岩漿活動、礦產分布等的地圖的總稱。

地形地質圖是傳統的GIS所管理的主要數據，而GIS也是目前進行地質信息管理的主要手段。在 GIS軟體中，地形圖通常是以數字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)的形式來表示(圖2.8)，通過DEM來表達地形起伏形態和地物位置，也有採用平面等高線的形式表達；地質圖則是在地形圖的基礎上，根據地面的岩層出露情況，以及地形、地物等，多以弧段的形式記錄地質單元的分區信息，對地形面進行分割得到(圖2.9)。地質圖上的地質界線代表相鄰地層接觸面的露頭線。

圖2.8 地形圖

圖2.9 地質圖

F. 這屬於什麼模型

屬於菠蘿模型。啦啦啦！

G. 這種模型屬於什麼類型的模型

這個應該是獨立模型法空三裡面的東西吧，每個獨立模型都需要做一個類似於絕對定向的轉換，也稱作空間相似變換，不過現在都不用這種方法了，現在都是航帶法+光束法空三。

H. 地質構造符號屬於構造地質圖內地質構造符號各線代表什麼意思m,m,,

太多，不好一一列舉。

I. 英國地質圖系列

英國地質圖可分為∶250000地質圖系列、1∶50000地質圖系列、1∶25000地質圖系列和1∶10000地質圖系列。地質圖包括基岩地質圖、地表沉積圖、基岩和地表沉積地質圖、地表沉積和簡化基岩圖、組合地質圖，以及不同比例尺的三維地質圖，詳細程度首屈一指，在環境地質、防災減災等方面發揮了顯著作用。

一、1∶250000地質圖

1∶250000地質圖系列表示了3種地質信息：基岩地質（S），第四紀或冰磧物地質（Q）以及海底沉積（Ss）。它們通常以獨立的圖件存在，盡管海底沉積和第四紀地質，或海底沉積和基岩地質可能出現在同一圖上。而其他資料通過插圖或圖表說明。

二、1∶50000地質圖系列

1.基岩地質圖

基岩地質圖上表示的地質內容只有基岩的顏色、地質體邊界線和地質符號。地表沉積物可能被剝除或用點虛線圈定未著色的區域。

2.地表沉積地質圖

地表沉積地質圖上表示的地質內容只有用顏色表示的地表沉積物，包括冰期和冰期後的沉積。而人類活動使地表改變的景觀也可以在地質圖上表示出來。在此類地質圖上，基岩露頭採用未分類的單獨顏色表示。

3.基岩和地表沉積地質圖

基岩和地表沉積地質圖上表示的地質內容包括基岩和地表沉積物。基岩和地表沉積露頭的地質線和符號都可以表示出來，但是被地表沉積覆蓋的基岩詳細情況通常會被簡化。基岩和表層沉積物地質圖也可以表示隱藏的基岩信息。

4.地表沉積和簡化基岩地質圖

對於包含了復雜的地表沉積和復雜基岩的地質圖而言，可以採用「地表沉積和簡化基岩」地質圖。在此類地質圖中，基岩以簡化的群或亞群來表示，而組級填圖單位不用表示。其目的是使地表沉積物變得更為簡明。這種類型的地質圖與「基岩和地表沉積圖」相比，其基岩信息得到進一步簡化。

5.組合地質圖

大多數情況下，一張地質圖僅代表上述地質圖中的一種類型。然而，對於局部特殊地區可以進行多系列地質圖的填繪，以表示兩種地質圖系列上的地質內容。這些版本可能是上述描述的地質圖類型的任一種，或是以其他合適的方式聯合而成的地質圖。

對人們感興趣的區域可以填制專門的地質圖，並且可以填制該區域復合地質圖和不同種類的地質圖。

三、1∶25000地質圖

具有重要地質現象的地區，採用基於英國全國地形測量的1∶25000系列地質圖，以表示更詳細的地質細節。

四、1∶10000地質圖

1∶10000地質圖系列具有1∶10560和1∶10000兩種比例尺，是為專業應用提供的大比例尺地質圖。填圖比例尺在1980年發生變化，1980年以前出版的地質圖比例尺為1∶10560，1980年以後出版的地質圖比例尺為1∶10000。這些地質圖提供了詳細的地質信息，每個圖幅的覆蓋范圍為25km²。

當然，地質現象的復雜程度和出露程度決定了可以表示的內容。有時，僱主會選擇進行小比例尺填圖。如果野外調查的主要目的是解決地質細節問題，那麼要用大比例尺地形圖來表示細節。然而，常常由於地質情況的復雜性和同一地區岩石出露程度的不同，大比例尺的填圖只能在有限區域內進行。通常，先進行小比例尺填圖，再根據填圖結果選擇進行大比例尺填圖的區域；特別是在非常小的區域進行大比例尺礦產資源調查填圖，以確定礦產分布范圍。

五、三維地質圖

英國已經建立了不同比例尺的三維地質模型。覆蓋整個英國的1∶1000000三維地質圖，含有斷層和地震震中深度等，僅作為教學模型；而大比例尺三維地質模型則用於地下水、油氣資源、CO₂儲存等地下空間開發與利用（圖5-1）。英國大陸的三維地學框架更多地重視了對近地表的人類活動帶的研究。

圖5-1 三維地質圖在油氣勘探和CO₂儲存中的應用示意圖

J. 求大神回答地質圖的問題 麻煩詳細點=，=

1、Y的侵入時間為晚二疊世（P3），（圖中顯示：Y已侵入P2中，而J又沉積於Y侵入專體之上，所屬以可判斷Y侵入時間晚於P2，早於J）；
2、地層與岩漿侵入體（Y）之間為角度不整合；奧陶系（O）—中二疊統（P2）之間為整合接觸；侏羅系（J）—白堊系（K）之間為整合接觸；侏羅系（J）與中二疊統（P2）之間為角度不整合。
3、斷層為逆斷層，形成於晚二疊世（P3）；（圖中顯示斷層已將P2切割，故晚於P2，而未將Y切割，故又早於Y侵入體）。
4、圖中一共3個褶皺，圖中間是一個背斜（中間地層老，兩側地層新，故為背斜），形成於晚二疊世（P3），（因為P2地層發生了褶皺，J未發生褶皺，褶皺形式時代要晚於參與褶皺的最新地層）；
左上角是一個向斜（P2兩側為新地層P1，故為向斜），形成於晚二疊世（P3）；
右下角是一個向斜。