基于栅格模型的地质体三维形态定量分析

地质体形态特征是控制矿床矿体形成、定位和分布的重要因素，定量地分析和提取地质体的三维形态特征，对掌握矿床矿体定位机制和分布规律具有重要的理论和实践意义。本项目以安徽铜陵凤凰山矿田新屋里岩体和甘肃金川矿田含矿超基性岩体为实验对象，运用集合论、数学形态学和欧氏距离变换的理论与方法，抽象出地质体三维形态分析的基本运算，构造出支持形态结构分解的形态运算组合和结构元素，提取出度量三维形态特征的几何参数，建立具有完备数学基础的地质体三维形态分析集合运算模型，设计和开发地质体三维形态分析的算法和实验软件。在此基础上，定量地分析和提取新屋里岩体和金川岩体的几何形状、形态结构和形态参数，分析形态参数与矿体空间分布的关联关系，揭示岩体形态控制矿体空间定位与分布的规律。项目研究成果将为地质体三维形态分析和矿体空间定位规律研究提供支撑模型、实验软件及示范实例。

地质体形态特征是控制矿床矿体形成、定位和分布的重要因素，定量地分析和提取地质体的三维形态特征，对掌握矿床矿体定位机制和分布规律具有重要的理论和实践意义。但已有的形态分析多集中在地质研究人员的制图表达和定性描述，缺少形态定量分析理论与方法。.本项目以安徽铜陵凤凰山矿田新屋里岩体和甘肃金川矿区超基性岩体为试验对象，在建立地质体三维栅格模型的基础之上，运用集合论、数学形态学和欧氏距离变换的理论与方法，获得了地质体三维形态分析的基本运算，构建了支持形态结构分解的形态运算组合和结构元素。结合地质体栅格模型与形态分析数学基础，建立地质体三维形态分析集合运算模型，设计和开发了地质体三维形态分析的算法和实验软件。本项目提出的方法与自主开发的软件解决了各类表面包含弯曲以及超覆现象的复杂形态地质体的形态定量分析问题。.在对新屋里岩体和金川岩体的实际分析过程中，由于岩体规模庞大，导致串行软件某些运算异常耗时，严重影响了软件的计算效率和使用体验。高性能计算平台的发展为千万级以上规模栅格数量的三维地质体的形态分析计算提供了高性能计算保障。为了达到计算速度的数量级的提高以支持形态参数的快速提取，本项目突破了三维数学形态学和三维欧式距离变换的并行算法的构造瓶颈，建立了高效的地质体三维形态分析并行算法，完成了基于高性能计算平台的地质体三维形态分析并行程序的设计与开发。.基于PC平台的地质体三维形态分析串行软件和高性能平台的地质体三维形态分析并行程序，以新屋里岩体和金川岩体为实例，定量地分析和提取了岩体的几何形状、形态结构和形态参数，重建岩浆通道三维骨架和追踪岩浆通道流动轨迹，构建岩体控矿地质作用场，分析了岩体形态参数、地质作用场与矿体空间分布的关联关系，揭示了岩体形态等因素控制矿体空间定位与分布的规律。分析结果验证了方法的有效性以及并行程序的快速分析能力。已成功应用于大尹格庄金矿、丁家山铅锌矿、阿希金矿等大型矿床的地质体形态控矿规律分析。.本项目较好地解决了地质体三维形态分析基本集合运算、地质体多级形态结构分解、地质体形态特征参数提取、形态控矿作用分析等关键科学问题，为地质体三维形态分析和矿体空间定位规律研究奠定了形态学理论基础，为研究和应用提供了支撑模型、试验软件及示范实例。