三维数字矿床与隐伏矿体立体定量预测研究

论文摘要

危机矿山可接替资源找矿已成为中国经济持续快速协调发展的矿产资源保障的战略措施，是当前矿产资源预测评价与找矿的热点和前缘问题。危机矿山可接替资源评价与找矿具有矿山勘探开发程度高、地质勘探与矿山生产原始资料积累充分、评价与找矿向深边部三度空间发展的特点，其要求建立适应于危机矿山深边部及外围找矿的找矿创新体系与评价新理论、新技术和新方法。 本文针对危机矿山可接替资源的评价和找矿问题，以大厂锡多金属矿床为实验平台，深入地研究了矿床三维数字化建模描述和隐伏矿体立体定量预测的基本理论和实践方法。本研究在总结和吸纳现有矿产资源定量评价、三维地学建模、三维GIS等现代技术与方法的基础上，通过大厂锡多金属矿和锡铁山铅锌矿多年积累的地质勘探等原始资料的收集，建立和开发了符合数据中心模式的地质矿产中央资源数据库和数据库管理系统，探索性地提出面向矿床客观描述的三维数字矿床理论，研究和实现了数字矿床的空间数据模型与空间数据库、地质体几何模型与离散模型、地质场数字化建模与控矿作用空间分析，产生了适应于危机矿山可接替资源找矿特点的隐伏矿体立体定量预测的理论与方法。 系统全面地收集了大厂锡多金属矿和锡铁山铅锌矿多年来积累的找矿勘探和生产勘探等地质矿产资料，进行了原始资料的分类、抽象、编码、数字化和基于关系模型的数据库设计，开发了地质矿产中央资源数据库管理系统，建立了适于数字矿床建模的矿床基础数据库。 从矿床勘探及矿床描述角度出发，通过矿床地质空间概念及其表达框架和认知框架的研究，提出了与现实矿床相对应的数字矿床(虚拟矿床)概念，研究和构造了数字矿床的空间数据模型即矿床地质空间对象模型，得到了基于矿床地质空间到地质对象的空间域和对象域分解的数字矿床对象树，确立了数字矿床及其地质对象的体素模型及线性八叉树模型表达和空间数据库存储的理论与方法。 针对地质对象及其原始数据的特点，讨论了不同类型地质对象的建模理论与方法，得到了基于曲面表示的地质体几何模型。为实现地质对象统一的离散化表达，从地质体的面模型出发，探讨了矿床地质

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景与选题依据
• 1.2 矿产资源定量预测与评价研究综述
• 1.2.1 定量评价理论和方法的形成阶段
• 1.2.2 定量预测评价的全面发展和应用阶段
• 1.2.3 基于GIS的定量预测评价阶段
• 1.3 三维地质建模与三维GIS研究现状
• 1.3.1 三维地质建模的研究现状
• 1.3.2 三维GIS的研究现状
• 1.4 论文的研究意义、研究内容和研究成果
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 研究思路
• 1.4.3 研究内容
• 1.4.4 论文工作情况
• 1.4.5 主要研究成果
• 第二章 三维数字矿床及其空间数据模型
• 2.1 三维数字矿床及其研究内容
• 2.1.1 数字矿床的概念
• 2.1.2 数字矿床的研究内容
• 2.2 矿床地质空间划分
• 2.2.1 矿床地质空间的空间域（地质体）划分
• 2.2.2 矿床地质空间的对象域（地质场）划分
• 2.3 数字矿床的空间数据模型
• 2.3.1 现实矿床到数字矿床的数据模型抽象
• 2.3.2 面向对象的数字矿床数据模型
• 2.4 数字矿床的空间数据结构
• 2.4.1 地质对象的体素模型表达
• 2.4.2 地质对象的线性八叉树编码
• 2.4.3 数字矿床的空间数据结构
• 第三章 数字矿床基础数据与空间数据库
• 3.1 矿床勘探资料与数字化
• 3.1.1 地质矿产资料分析与数据库系统架构
• 3.1.2 矿床勘探资料分类体系
• 3.1.3 矿床勘探资料数字化
• 3.2 矿床基础数据库及其管理
• 3.2.1 矿床基础数据库的概念结构
• 3.2.2 矿床基础数据库的逻辑结构
• 3.2.3 矿床基础数据库管理系统
• 3.3 数字矿床空间数据库
• 3.3.1 空间数据结构到关系模型的转换
• 3.3.2 数字矿床对象树的关系模式
• 3.3.3 地质对象几何实体的关系模式
• 3.3.4 地质对象线性八叉树的关系模式
• 3.3.5 矿床空间数据基表
• 第四章 地质体三维数字化建模
• 4.1 地质对象建模概论
• 4.2 地质体几何模型的构建
• 4.2.1 地质曲面重建方法分析
• 4.2.2 面状地质体的样条曲面建模
• 4.2.3 面状地质体的趋势分析建模
• 4.3 地质体离散模型的构建
• 4.3.1 矿床地质空间及其离散化
• 4.3.2 基于地质空间划分的地质体离散化（体素化）
• 4.3.3 面状地质体的离散化（体素化）
• 4.4 地质体数字化建模的实现
• 4.4.1 地质体数字化建模流程
• 4.4.2 地质体对象的抽象和编码
• 4.4.3 地质体空间分布拓扑抽象
• 4.4.4 地质体几何模型与离散模型的实现
• 4.4.5 地质体离散模型的线性八叉树编码实现
• 第5章 地质场三维数字化建模与地质控矿作用空间分析
• 5.1 地质场与空间分析
• 5.1.1 地质场及其数字化
• 5.1.2 空间分析
• 5.2 矿化分布场及其表达
• 5.3 断层控矿作用场及其空间分析
• 5.3.1 断层控矿作用场的数字化
• 5.3.2 断层控矿作用场的空间分析与成矿有利指标提取
• 5.4 岩浆岩控矿作用场及其空间分析
• 5.4.1 岩浆岩控矿作用场的数字化
• 5.4.2 岩浆岩控矿作用场的空间分析与成矿有利指标的提取
• 5.5 地层岩性控矿作用场与空间分析
• 5.5.1 地层岩性控矿作用场的数字化
• 5.5.2 地层岩性控矿作用场的空间分析与成矿有利指标的提取
• 5.6 褶皱控矿作用场与空间分析
• 5.6.1 褶皱控矿作用场的数字化
• 5.6.2 褶皱控矿作用场的空间分析与成矿有利指标的提取
• 第六章 矿化三维数学模型与隐伏矿体立体定量预测
• 6.1 矿化对象及矿化结构
• 6.2 矿化泛函模型
• 6.3 预测模型
• 6.3.1 矿化指标预测模型
• 6.3.2 矿体品位估计模型
• 6.3.3 单元含矿性估计模型
• 6.4 边界条件
• 6.5 预测结果
• 6.5.1 预测结果及单元预测图
• 6.5.2 预测结果的二维可视化
• 6.5.3 预测结果的三维可视化查询
• 6.5.4 预测结果的深部找矿工程验证
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论与创新
• 7.2 后续研究及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间参加的科研课题及发表的论文