三维可视化技术在区域地质调查中的应用——以美国圣克拉拉地区为例

摘要

三维地质建模(3D Geological modeling)是国际上一门综合运用现代空间信息理论来研究地质体及其内部物理、化学属性的数据组织、信息处理、空间建模与数字表达,并运用科学计算可视化技术对其进行真三维的再现与交互的科学与技术(Houlding,1994;Caumon等,2009;Wu等,2014;2015).其中三维可视化技术是描绘和理解模型的一种手段,是数据体的一种表征形式.目前，美国地质调查局发布并实施的《能源和矿产资源科学战略（2013~2023年）》在圣克拉拉地区开展三维地质建模与区域地质调查研究工作，目前取得了显著成效。从该地区的三维地质模型中可以得到如下结论：(1)该地区的构造与地震活动密切相关。美国1989年发生的洛马普列塔地震从三维地质图中可推测其根源是在圣安德烈亚斯断层地下7-8km处。(2)在圣克拉拉山谷下方的中生代基岩的形状，表明了沿西南边缘深部的新生代盆地可能含有多达4-5km的新生代沉积物，而石油最初形成于中新世沉积岩中，而后形成在最少2-3km的深处。该地区的三维地质图提供了在圣克拉拉山谷渗出石油的可能的解释，而对石油本身的研究也提供了间接确认在山谷下方存在深盆地的机会。(3)目前该地区的三维地质图中，可以准确推测出美国1989年发生的洛马普列塔地震并没有发生在圣安德烈亚斯断裂带中，而是发生在圣安德烈亚斯断裂带的西南断块中。总之，三维地质图及可视化能使人们充分认识地学规律和断层的空间分布规律，从而对地质事件（地震、矿产、环境等）进行精确定位和合理的认识，对能源和矿产资源制定客观、科学的勘探、采掘方案。三维可视化技术日益受到西方发达国家的重视，目前已成为国际地学研究的重要领域之一。