地质图属于什么模型

A. 三维地质建模

一、内容概述

随着世界各国对资源需求日益上升以及对地质环境问题的日益重视，各国研究机构都将提高资源保障能力、缓解环境压力的目光逐步转向了地球深部，这就需要对地下空间有更详细、更好地了解。正是这种社会需求的不断增长，以及地理信息系统（GIS）、数字制图、数据存储和分析、可视化技术上显著的技术进步，直接促使了从传统的二维向三维地质填图（也称为三维地质建模）的过渡成为必然。

三维地质图是传统的二维地质图向三维的延伸。这些地图可以描绘三维空间内地下层叠地层的深度、厚度和物质性质。输出的结果是通过地质解译，以及严格应用原始数据、地质知识和统计方法而创建的完全属性化和数字化的三维模型。

二维和三维输出结果都采用了相似的地质构造单元分类，并针对特定用途和相关机构的需要，按照一定的比例尺和分辨率加以呈现。三维填图完成的三维地质模型可以为需要解决地球科学问题的客户提供信息，因为：①完成的三维地质图，可以以可理解的格式、用多种地图视图解释和描绘复杂的地质情况；②当有新信息可用时，可以制作和更新各种衍生或解译图；③针对地球资源信息的特定需求，根据客户需要进行发布和定制（Berg et al.，2011）。

二、应用范围及应用实例

目前，美国地质调查局的科学家使用三维/四维工具来进行以下工作：①可视化和解释地质信息；②验证数据；③验证他们的解译和模型。三维地质填图的例子包括对面向资源评价的地下空间描述，如美国中部的含水层描述，以及作为过程模型的输入参数，如美国西部的地震。同时，USGS希望通过开发新的三维/四维工具和框架，以及通过对现有技术的提高和更有效的利用，扩大其三维/四维处理能力来监测、解译和分发自然资源信息。

加拿大地质调查局已经将三维地质填图融入了各项工作。然而，地下水研究对于三维地质填图的需求还没有从传统的地质调查上完全转变过来。盆地分析的概念是加拿大地质调查局开展三维地质填图的基础。在此框架下，工作重点放在了数据收集和了解盆地的地质历史。盆地分析在地下水研究项目中已经作为一种常见的三维研究方法。后续在GIS软件中的数据处理、插值、可视化仍然酌情根据地理和地质的复杂性、研究目标和需求而定。

英国地质调查局的三维地质模型名为LithoFrame。它代表了地质图从二维扩展到三维（表1）。LithoFrame概念的核心是不同分辨率的模型彼此对应，形成从一般的全国模型到详细的现场模型的无缝过渡。

表1 LithoFrame分辨率的主要特点

注：LithoFrame比例尺：1M为1∶100万；250为1∶25万；50为1∶5万；10为1∶1万。

法国地质调查局的三维建模主要涉及3个领域：公共服务、国际合作项目以及与许多合作伙伴和客户合作开展的科研活动：

1）公共服务：欧盟、法语国家、地区政府和城镇机关；

2）国际项目：私营公司和外国政府；

3）研究：实验室和合作大学。

法国地质调查局的三维建模活动的主要应用领域是地质调查、含水层的保护和管理、城市地质、地震风险评价、土木工程、碳捕获和存储研究、地热潜力、矿产资源开采和采后评价。

国外地质调查机构用于创建三维地质图和模型最常用的软件套件包括ArcGIS、Gocad、EarthVision、三维GeoModeller，GSI3 D、Multilayer-GDM和Isatis。这些软件中，GSI3 D、三维GeoModeller和Multilayer-GDM由地质调查机构自行开发，并根据其机构对地质填图和建模的需求进行定制。许多其他软件包也用在地质调查机构的部分建模工作流程中，其中包括GIS、统计学分析、地震深度转换、可视化和属性建模的软件。

三、资料来源

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模型属于什么模型 A.概念模型 B.层次模型 C.网状模型 D.关系模型

A概念模型，后面三个是一类的

C. 地质建模的统一表达

地质建模的实质是一个从客观地质体采样到数字地质体建模、再到3D可视化的过程(徐磊等，2007)。Raper(1989，1991)将地质对象分为采样局限(sampling-limited)对象和定义局限(definition-limited)对象。采样局限对象是指形态仅由采样数据的多少来确定的自然对象，如一个岩层或者一个断层面；定义局限对象是指形态由人为的分类标准来决定的自然对象，如地层是根据化石组合和岩石变化特征来划分的。地质空间本身是客观存在的，是确定性的，然而由于人类认知能力的局限性，才使地质空间具有不确定性的特征。从定义局限角度考虑，若对相应的分类标准进行细化，或者使粗细程度具有层次等级标准，那么地质对象在特定的标准下将成为一个确定性的。地质对象及其空间关系和属性的不确定性，实际上是由稀疏的不充足采样决定的，即受采样局限的约束。从理论上讲，对一个岩层或者一个断层面，无限制增加地质采样，克服采样局限的约束，可以实现对地质对象的完全认知。而实际上，原始地质数据获取的艰难性和高昂的数据采集成本使这种想法变得异常脆弱。通常，是在满足一定的要求和可以接受的风险范围内进行有限的地质采样。

地质采样是认知地下空间的最有效方法，地质特征也是根据有限的地质采样并结合地质工程师的专家经验得到的。地质结构建模是根据地质采样数据所揭露的地质层面点数据，按照一定的方法拟合出的能够反映地层分布的三维曲面，实现对地质对象的表达。因此，地质采样实质上是建立地质约束的过程，增加地质采样会使拟合的地质曲面更好地逼近地质层面的实际形态。地质建模就是依据地质采样所获取的地质约束信息，构建具有空间几何位置、空间属性特征、空间关系的地质模型，可采用统一地质模型表达式，即：Mⁿ(Ω，N，φ，C)，其中，Ω是离散地质模型单元集合，N是Ω中元素之间的拓扑邻接关系，φ是地质对象所具有的属性信息，C为地质采样所构建的约束信息。

地质约束信息是建立地质模型的关键，Mallet(2002)将约束信息分为两类：强约束(hard constraints)、弱约束(soft constraints)，其中，强约束又分为强相等约束和强不等于约束。李晓军等(2008)按照数据的可靠性特征，将地质数据分为三类：确定性数据(如钻孔数据，通过钻探取样获得地层岩性的分界信息，以及地层的物理力学特征等属性特征)、知识推理型数据(如煤层底板等高线图、剖面地质图等，该类信息多以钻孔或地震勘探数据为基础，通过地质解释或地质工程师的专家经验知识综合而形成的)和不确定性数据(如岩层厚度的空间变化特征，无采样点的属性信息，主要依靠主观解释和插值、外推等手段所获得的数据)。

D. 实习九 认识地质图，观察地质构造立体模型

一、目的

(1)通过对地质构造模型的观察，初步建立不同产状的岩层、褶皱、断层和角度不整合等构造的立体概念。

(2)初步学习阅读地质图的一般方法和步骤。

二、要求

(1)掌握三种基本产状的岩层在平面、剖面上的特点。

(2)观察褶皱要素及背斜和向斜、断层要素及各种断层、角度不整合等在平面及剖面上的表现。

(3)了解地质图的概念，学习阅读地质图的方法。

(4)在教师的指导下，阅读元水镇幅地质图。

三、实习内容

1.观察地质构造模型

不同地质构造在平面、剖面上具有不同的表现，因此地质构造观察必须兼顾平面和剖面上的特征，这样才能全面掌握地质构造的形态。

在平面及剖面上地质构造观察的主要内容有:

(1)地层层面界线的形状是直线还是曲线?界线是否连续?

(2)不同时代的层面界线是平行还是相交?它们的倾角大小有无变化?

(3)新老岩层出现的顺序和分布，有无缺失或重复，是对称重复出现还是不对称重复出现?

实习过程中，应分类观察地质构造模型及图实9-1，从简单到复杂，循序渐进。具体步骤如下。

(1)平面上表现

平面上观察到的地质构造特征大体上反映了地质构造的地表特征，野外可以通过地质填图填绘出来，如果在平面上看到不同时代的岩层有规律地对称重复出现时，则大多数情况下是褶皱;不对称重复或有缺失则说明可能有断层存在。如果知道各岩层的产状要素，则可以据平面上的特征推测剖面上的情况。

地质构造模型的观察是在没有地形起伏的木块上进行的，因此地质构造模型所反映的平面特征与在地形底图上绘制的地质图的地质构造特征有一定的差异。如水平岩层在模型上为同一岩层，而在地质图上因地形起伏可出现不同时代地层。观察时应注意领会，注意与地质图所反映的平面图的区别。

(2)剖面上表现

根据与地质构造走向是垂直还是平行，剖面分为横剖面和纵剖面。横剖面的方向与地质构造走向相垂直，纵剖面的方向与地质构造走向相平行。横剖面能正确地、较全面地反映地质构造的主要形态特征，确定地质构造所属的类型;纵剖面只有当构造沿走向有变化时(如褶皱枢纽的起伏)才有反映，因此，横剖面是构造观察的重点。野外可以通过与构造走向相垂直、切割较深的沟谷来观察。

课堂作业 观察不同产状的岩层、褶皱、断层和角度不整合在平面、剖面上的表现，并将观察结果填入实习报告中。

图实9-1 实习用地质构造模型图(据徐元恺等，1987)

实习九 地质构造模型实习报告

2.阅读地质图(元水镇幅地质图，见书末插图)

(1)地质图的一般知识

地质图是用规定的符号(文字、颜色及线条)把某一地区的各种地质体和地质现象(如各时代地层、岩体、地质构造、矿床等的产状、分布和相互关系)，按一定比例概括地投影到地形图(平面图)上的一种图件。地质图是地质工作最重要的成果之一。

一幅正规的地质图有统一的规格，除地质图本身之外，还应包括图名、比例尺、图例、编图单位和编图人、编图日期、地质剖面图和地层柱状图等。

(2)阅读地质图的一般方法和步骤

读地质图应先图外，后图内;先地形，后地质;先整体，后局部;先略读，后详读。

首先读图名、比例尺、图幅代号，了解图的类型、图的地理位置，推算图幅面积，了解图件编制的详细程度。

其次读图例，了解图幅内地层、沉积岩、变质岩和岩浆岩的发育情况及地质演化简史。

再次了解图内水系和山脊的分布状况及地形的总体特征，以帮助认识地貌与地层分布规律和构造的关系等。

接着概读地质内容，了解地层分布、岩浆岩分布、地层接触关系、褶皱与断层发育情况等。

最后，对重点地区及重点内容详读，根据读图的目的和要求，有针对性地读地质图上的有关内容，搞清不同地质构造在地质图上的表现。

四、思考题

(1)论述地层的接触关系及其构造运动的意义。

(2)读地质图的方法和步骤?

(3)青岩顶幕云岭一带，哪里是背斜?哪里是向斜?是根据什么来判断的?

(4)在幕云岭一带，唐家沟杨家营东山沟断层的哪一盘为上升盘，断层类型是什么?根据何在?

(5)请问图幅北部大石岭和环道沟地区分布的古近系产状有何不同?用什么方法可以判断其产状的不同?

(6)石英闪长岩和花岗闪长岩的侵入时代?它们是同时侵入的，还是有先后的?如有先后，谁是先侵入的?根据是什么?

E. 地形地质数据

地形地质图主要反映了地表的空间形态以及地质对象(如地层、矿体、断层、褶皱等)在地表的出露位置和露头形态。

地形图(topographic map)指的是地表起伏形态和地物位置、形状在水平面上的投影图。具体来讲，将地面上的地物和地貌按水平投影的方法(沿铅垂线方向投影到水平面上)，并按一定的比例尺缩绘到图纸上，这种图称为地形图。

地质图是将沉积岩层、火成岩体、地质构造等的形成时代和相关等各种地质体、地质现象，用一定图例表示在某种比例尺地形图上的一种图件，是表示地壳表层岩相、岩性、地层年代、地质构造、岩浆活动、矿产分布等的地图的总称。

地形地质图是传统的GIS所管理的主要数据，而GIS也是目前进行地质信息管理的主要手段。在 GIS软件中，地形图通常是以数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)的形式来表示(图2.8)，通过DEM来表达地形起伏形态和地物位置，也有采用平面等高线的形式表达；地质图则是在地形图的基础上，根据地面的岩层出露情况，以及地形、地物等，多以弧段的形式记录地质单元的分区信息，对地形面进行分割得到(图2.9)。地质图上的地质界线代表相邻地层接触面的露头线。

图2.8 地形图

图2.9 地质图

F. 这属于什么模型

属于菠萝模型。啦啦啦！

G. 这种模型属于什么类型的模型

这个应该是独立模型法空三里面的东西吧，每个独立模型都需要做一个类似于绝对定向的转换，也称作空间相似变换，不过现在都不用这种方法了，现在都是航带法+光束法空三。

H. 地质构造符号属于构造地质图内地质构造符号各线代表什么意思m,m,,

太多，不好一一列举。

I. 英国地质图系列

英国地质图可分为∶250000地质图系列、1∶50000地质图系列、1∶25000地质图系列和1∶10000地质图系列。地质图包括基岩地质图、地表沉积图、基岩和地表沉积地质图、地表沉积和简化基岩图、组合地质图，以及不同比例尺的三维地质图，详细程度首屈一指，在环境地质、防灾减灾等方面发挥了显著作用。

一、1∶250000地质图

1∶250000地质图系列表示了3种地质信息：基岩地质（S），第四纪或冰碛物地质（Q）以及海底沉积（Ss）。它们通常以独立的图件存在，尽管海底沉积和第四纪地质，或海底沉积和基岩地质可能出现在同一图上。而其他资料通过插图或图表说明。

二、1∶50000地质图系列

1.基岩地质图

基岩地质图上表示的地质内容只有基岩的颜色、地质体边界线和地质符号。地表沉积物可能被剥除或用点虚线圈定未着色的区域。

2.地表沉积地质图

地表沉积地质图上表示的地质内容只有用颜色表示的地表沉积物，包括冰期和冰期后的沉积。而人类活动使地表改变的景观也可以在地质图上表示出来。在此类地质图上，基岩露头采用未分类的单独颜色表示。

3.基岩和地表沉积地质图

基岩和地表沉积地质图上表示的地质内容包括基岩和地表沉积物。基岩和地表沉积露头的地质线和符号都可以表示出来，但是被地表沉积覆盖的基岩详细情况通常会被简化。基岩和表层沉积物地质图也可以表示隐藏的基岩信息。

4.地表沉积和简化基岩地质图

对于包含了复杂的地表沉积和复杂基岩的地质图而言，可以采用“地表沉积和简化基岩”地质图。在此类地质图中，基岩以简化的群或亚群来表示，而组级填图单位不用表示。其目的是使地表沉积物变得更为简明。这种类型的地质图与“基岩和地表沉积图”相比，其基岩信息得到进一步简化。

5.组合地质图

大多数情况下，一张地质图仅代表上述地质图中的一种类型。然而，对于局部特殊地区可以进行多系列地质图的填绘，以表示两种地质图系列上的地质内容。这些版本可能是上述描述的地质图类型的任一种，或是以其他合适的方式联合而成的地质图。

对人们感兴趣的区域可以填制专门的地质图，并且可以填制该区域复合地质图和不同种类的地质图。

三、1∶25000地质图

具有重要地质现象的地区，采用基于英国全国地形测量的1∶25000系列地质图，以表示更详细的地质细节。

四、1∶10000地质图

1∶10000地质图系列具有1∶10560和1∶10000两种比例尺，是为专业应用提供的大比例尺地质图。填图比例尺在1980年发生变化，1980年以前出版的地质图比例尺为1∶10560，1980年以后出版的地质图比例尺为1∶10000。这些地质图提供了详细的地质信息，每个图幅的覆盖范围为25km²。

当然，地质现象的复杂程度和出露程度决定了可以表示的内容。有时，雇主会选择进行小比例尺填图。如果野外调查的主要目的是解决地质细节问题，那么要用大比例尺地形图来表示细节。然而，常常由于地质情况的复杂性和同一地区岩石出露程度的不同，大比例尺的填图只能在有限区域内进行。通常，先进行小比例尺填图，再根据填图结果选择进行大比例尺填图的区域；特别是在非常小的区域进行大比例尺矿产资源调查填图，以确定矿产分布范围。

五、三维地质图

英国已经建立了不同比例尺的三维地质模型。覆盖整个英国的1∶1000000三维地质图，含有断层和地震震中深度等，仅作为教学模型；而大比例尺三维地质模型则用于地下水、油气资源、CO₂储存等地下空间开发与利用（图5-1）。英国大陆的三维地学框架更多地重视了对近地表的人类活动带的研究。

图5-1 三维地质图在油气勘探和CO₂储存中的应用示意图

J. 求大神回答地质图的问题 麻烦详细点=，=

1、Y的侵入时间为晚二叠世（P3），（图中显示：Y已侵入P2中，而J又沉积于Y侵入专体之上，所属以可判断Y侵入时间晚于P2，早于J）；
2、地层与岩浆侵入体（Y）之间为角度不整合；奥陶系（O）—中二叠统（P2）之间为整合接触；侏罗系（J）—白垩系（K）之间为整合接触；侏罗系（J）与中二叠统（P2）之间为角度不整合。
3、断层为逆断层，形成于晚二叠世（P3）；（图中显示断层已将P2切割，故晚于P2，而未将Y切割，故又早于Y侵入体）。
4、图中一共3个褶皱，图中间是一个背斜（中间地层老，两侧地层新，故为背斜），形成于晚二叠世（P3），（因为P2地层发生了褶皱，J未发生褶皱，褶皱形式时代要晚于参与褶皱的最新地层）；
左上角是一个向斜（P2两侧为新地层P1，故为向斜），形成于晚二叠世（P3）；
右下角是一个向斜。