Геологическое 3d моделирование

В геологическом моделировании используются математические методы, служащие представлению и интеграции топологии, геометрии и физических свойств геологических объектов в едином методе, учитывая разные данные, связанные с этими объектами. Трехмерное моделирование позволяет отображать геологические объекты такие как геологические разности пород, системы тектонических разломов, осадочные фации и многие другие объекты.

Для построения трехмерных моделей можно использовать такие источники информации, как данные по структурной геологии, геохимические анализы, геофизические свойства пород, данные дистанционного зондирования Земли, топографическую съемку, геологические разрезы и данные бурения.

Основной задачей является преобразовать большой объем геофизических данных в геологическую трехмерную модель, которая объективно отражает геологическое строение района.

3D-моделирование обеспечивает достоверные результаты и прирост информации что обеспечивает важность для практического использования.

Целью проекта является разработка эффективной методики объемного моделирования месторождения N (коммерческая тайна) для использования в прикладных геологических исследованиях.

В рамках выполнения проекта для Заказчика (коммерческая тайна) были созданы блоковые, каркасные и триангуляционные трехмерные модели.

Результаты проекта.

Для подсчета запасов и ресурсов данного месторождения нам была предоставлена база данных, включающая результаты опробования, измерения инклинометрии, координаты скважин. Вся информация содержалась в следующих файлах.

Рис. 1 Структура файла «assay.csv»	Рис. 2. Структура файла «collar.csv»

В файле «assay.csv» результаты опробования рудных тел (Рис. 1). В файле «collar.csv» содержались координаты всех скважин (Рис. 2).

Рис. 3. Структура файла «geology.csv»	Рис. 4. Структура файла «survey.csv»

В файле «topo.csv» измерения высот, привязанные к координатам x и y, предоставленные маркшейдером (Рис. 5).

Рис. 5. Структура файла «topo.csv

Используя файл маркшейдерской съемки поверхности, был сделан каркас топо-поверхности (DTM – Digital Terrain Model/ Цифровая Модель Поверхности). Специальными командами в программе Datamine Studio3 мы соединили файлы «assay.csv», «collar.csv», «geology.csv», «survey.csv», «topo.csv» в один файл, который открылся в программе в виде трехмерной модели скважин (Рис. 6)

Рис. 6. Трехмерная модель поверхности и трехмерная модель разведочных скважин залежей месторождения N в программе Datamine Studio 3.

1. Каркасное моделирование.

Контуры рудных тел были обрисованы по участкам опробования, т.к. в данном случае моделирование производилось не по экономическим параметрам, а только по геологическим признакам.

Далее мы отстроили контуры концентрации компонентов по этим композитам (Рис. 7).

Рис. 7. Контуры рудных тел по разрезам.

По этим контурам был создан каркас главного рудного тела и каркасы линз (рис. 8).

Рис. 8. Каркас главного рудного тела и линз, расположенных над ним

Далее все пробы внутри рудного тела и линз были вырезаны в отдельный файл. И по результатам опробования рудных тел были построены гистограммы и получены статистические характеристики (таблица 1).

Рис.9. Гистограмма распределения полезного ископаемого в главном рудном теле	Рис.10. Гистограмма распределения полезного ископаемого после логарифмирования в главном рудном теле
Рис. 11. Гистограмма распределения полезного ископаемого в линзах	Рис. 12. Гистограмма распределения полезного ископаемого после логарифмирования в линзах

Таблица 1. Статистические показатели распределения полезного ископаемого

2. Построение блоковой модели рудных тел месторождения

Сначала был создан прототип модели, для которого был определен размер элементарного блока (10^х10^х10м). Расстояние между профилями 200 м, а между скважинами по профилю – 50 м, тем не менее, данный размер элементарного блока выбран исходя из малой мощности главного рудного теле и вышележащих линз. Для того, чтобы объем рудных тел был полностью заполнен были созданы субблоки. Для этого коэффициент расщепления материнского блока был выбран средним. Для анализа изменчивости содержаний полезного ископаемого в рудном теле месторождения была сделана попытка проведения вариограммного анализа. Однако из-за небольшого количества проб, характеризующих рудное тело и линзы, это сделать не удалось. Поэтому интерполирование распределения полезного ископаемого в элементарные блоки моделей рудного тела и линз проводилось методом обратных расстояний и методом ближайшего соседа.

3. Интерполирование

Задачей интерполирования является прогноз распределения содержаний полезного ископаемого в блоках созданной модели на основе содержаний в пробах разведочных скважин, находящихся внутри блоковой модели. Для процедуры интерполирования мы использовали процесс Estimate в программе Datamine Studio 3. После введения в меню процесса названий файлов пустой блоковой модели, файла скважин были введены размеры эллипсоидов поиска проб (таблица 2, 3).

Таблица 2. Размеры осей поискового эллипсоида

Для интерполяции было выбрано, что с одной скважины будет использоваться только 2 пробы, а минимальное и максимальное количество проб для интерполяции указано в каждом эллипсоиде в таблице 3.

Таблица 3. Количество проб, используемых для интерполяции модели

Как было сказано ранее, интерполирование было проведено двумя методами: обратных расстояний и методом ближайшего соседа. При интерполяции методом обратных расстояний была использована 3я степень. Интерполяционная оценка содержаний полезного ископаемого проводилась для каждого субблока из-за малой мощности рудного тела и линз.

Ниже на рисунке 13, 14 показано распределение полезного ископаемого в блоковой модели главного рудного тела и линз (рис.13).

Рис.14. Разрезы распределения полезного ископаемого в блоковой модели главного рудного тела и линз месторождения

4. Подсчет запасов по геологическим данным

В данной работе подсчет запасов по геологическим данным и данным опробования приводилось впервые с использование трехмерного моделирования.

Подсчет запасов модели был проведен по бортовому содержанию полезного ископаемого.

Результаты подсчета запасов – коммерческая тайна.