基于地质先验模型的区域大比例尺三维地质建模关键技术研究

It is a hotspot issue in geo-spatial modelling field to restructure three-dimensional geological models under regional large-scale based on qualified integration between geological prior models and inversion. This project will propose a novel methodology of 3D geological modelling via research on Geological theory-3D model-Algorithm. This methodology started at idear of integration between geological uncertainty and inversion, and then applied directional statistics, geometry, topology, cluster analysis, and concept of sealed implicit geological model algorithm to construct a group of potential prior geological models with correct spatial position, genesis, evolution, dynamic update, and probabilistic way. Monte Carlo geophysical inversion is constrained by these prior geological models via probability density functions from different stratigraphy, faults, intrusion and so on. Finally, available three-dimensional geological objects with respecting geological rules and spatial-temporal concept are restructured. This project will carry out 3D geological modelling application and comparison researchs after constructing geological models under regional scale in two study areas that one is Pingbao, Nanling Mountains, central south of China; the other is Luzong, middle and lower Yangtze metallogenic belt, east of China. The methodology is extremely helpful to target prospectivity mapping at depth under key metallogenic belts and ore concentrate areas.

定量整合地质先验信息与地球物理反演计算，构建区域大比例尺三维地质模型，是当今地学空间建模领域研究的前沿问题。本项目拟在充分开展地质理论-三维模型-算法实现等关键技术研究的基础上，提出一种多方法耦合的区域大比例尺三维地质建模方法模型。本方法以地表地质调查和地球物理数据为基础，强调地质数据的不确定性模拟与地球物理反演计算的整合研究，应用定向统计学、几何拓扑与聚类分析等数学模型，结合“封闭”隐式地质建模算法，构建一组地质构造等存在差异但空间及演化关系合理且可“概率化”的区域地质先验模型；在此基础之上，开展地球物理反演计算，最终提供能够真实反映深部地质对象固有特征、符合时空演化规律、可动态更新的三维地质模型。同时，本项目拟选定两个研究区，开展区域大比例尺三维地质建模实践与对比验证研究。项目成果将为我国即将开展的立体地质填图、重点成矿区带及矿集区尺度深部资源预测评价等研究，提供可借鉴的方法模型。

通过4年富有成效的工作，项目组在充分开展地质理论-三维模型-算法实现等关键技术研究的基础上，创新了基于地质知识与数据混合驱动的区域大比例尺三维地质建模技术，提出了一种全局最优地质模型不确定性定量化方法，实现了多方法耦合的区域大比例尺三维地质建模方法。第一，以地表地质调查数据集为基础，应用定向统计学、几何拓扑与聚类分析等数学模型，运用一种大数据挖掘算法，全局最优解真值发现方法，实现了三维地质模型不确定性的定量化评价；第二，提出了构建一组地质构造等存在差异但空间及演化关系合理且可“概率化”的可能的区域地质模型的统计方法组合；第三，提出了地质构造拓扑约束的“封闭”隐式地质建模算法，实现了符合时空演化规律、可动态更新的三维地质建模方法；第四，收集地球物理数据，开展地质不确定性约束的地球物理反演算法研究，实现了多约束条件下地、可迭代更新的深部“少数据”三维地质建模方法，完善了三维地质隐式建模技术。同时，本项目收集了湖南湘西北地区数据，开展仿真实验，构建的三维模型得到了地质认识的印证。随着矿山企业对于三维建模可视化与地质统计学储量估算等定量技术愈发重视，项目成果先后与四家地勘企业签订了技术服务合同（横向项目），总金额逾300万元。主要包括矿山三维储量估算、深部成矿预测以及矿山三维确权登记(试点)，已经开启了全面服务矿山勘查与资源潜力评价的科技成果转化工作。.在此基础上，项目组先后发表相关学术论文10篇，其中外文SCI论文7篇、EI论文1篇、中文核心2篇，获得发明专利和软件著作权各1项，完成博士、硕士毕业论文3篇，培养研究生3人，全面超额完成了计划书规定的考核指标。.在项目即将结题之际，向曾经为项目申请、实施、结题提供过帮助的各位领导、老师、同学、及我的家人，致以最真挚的感谢！