一個不確定度模型的三維褶皺與斷層重建(中文)

1、一個不確定度模型的三維褶皺與斷層重建-以高山隧道為例為了改善奧地利與意大利之間的鐵路連接，一座隧道，從福爾因斯布魯克（57公里），正在研究。設計走廊橫切大和強烈的構造部分東阿爾卑斯山脈，由復雜的變質巖和火成巖巖性和多相結構下開發(fā)的韌脆性變形條件。為了建模的子表面地質的地區(qū)，表面和子表面地質數(shù)據(jù)已被集成在一個空間數(shù)據(jù)庫。利用2種方法對走廊的意大利部分的三維地質模型進行了構建。第一種是一種比較傳統(tǒng)的方法，涉及多個平行和交叉的橫截面的重建。它已與定制開發(fā)的腳本，使一個自動工程結構數(shù)據(jù)使用arcgiss軟件實現(xiàn)，在表面和沿鉆孔采集到的橫截面。的投影方向可以被控制，并從一個詳細的統(tǒng)計分析的方向數(shù)據(jù)的基礎

2、上獲得的結構趨勢。其他arcgiss腳本使橫切剖面連接網(wǎng)絡和幫助保護他們的一致性。第二方法涉及到一個真正的三維地質模型gocads匯編。就時間效率和可視化而言，二是更強大的方法。的基本結構地質假設，然而，在第一種方法適用于類似。除了3D模型，編寫腳本（arcgiss和gocads）已被開發(fā)，它允許在表面或沿鉆孔觀測結構的深度外推的不確定性估計。這些腳本允許分配的每個投影的結構元素（即，地質邊界，斷層和剪切帶）的參數(shù)估計的可靠性?；緟^(qū)別的'data-driven”插值和外推'knowledge-based”地質特征的深度進行了討論和后果的不確定性估計三維地質模型進行評估。1、介

3、紹和動機三維地質模型是基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的目的，在預測地質條件的深度，但強烈影響不同來源的不確定性。這些來源包括整體結構和地層現(xiàn)場的復雜性，需要預測，地形的深度、地質構造區(qū)域的態(tài)度和巖層的連續(xù)性。傳統(tǒng)上，子表面模型是基于網(wǎng)絡的橫截面，有時使用合理的定量結構地質方法，但更多的往往是設計的手使用地質洞察力和毫米紙。這種地質模型是很難實現(xiàn)的，因此，在復雜的多聚變形地區(qū)，因此而不可靠的。在這樣的網(wǎng)站，沒有區(qū)域的結構趨勢可以被定義為東方的橫截面與適當?shù)慕顷P系的基本結構（見拉姆齊和胡貝爾，1987，366，討論如何東方的橫截面與結構趨勢）。另一方面，真正的三維地質建模軟件，如gocads，允許逃生的二維方法的許

4、多局限性，近年來這樣的包裝增加了他們的能力處理復雜的多變形結構。因此，這些建模技術的應用變得越來越方便和有用的，提高質量的預測和易于開發(fā)模型的結構與平均計算機技能的地質學家。隨著對地下地質模型的各種相關的不確定性可以減少，但不能消除，通過（1）正確的'genetic”認識的起源和發(fā)展的地層和地質構造，（2）嚴格的投影技術，必須反映構造過程中的領域公認的用法（拉姆齊和胡貝爾，1987；德肯普，1998；bistacchi等人，2004）。最后一點是非常重要的，特別是當子表面的地質結構，從地質和結構觀測資料收集在地球表面。本文將顯示，在低于可用的信息是完全不同的問題，內插空間域上的相關數(shù)據(jù)

5、深度的地質構造（包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)外推，鉆孔和地震）。在工程項目中，如隧道或采礦工程，地質模型中的不確定性，可能會導致財務和人力風險和不恰當?shù)脑O計決策。例如，在隧道工程在山區(qū)，韌性變形的理解可能預測沿隧道巖性是重要的，而脆性變形研究可能是更重要的在處理機械和水文地質條件。雖然深鉆孔，在他們盡管成本高，可提供局部交叉檢查，他們是不足夠的驗證大而深的模式。因此，減少地質不確定性最小施加適當?shù)慕＜夹g后，它是重建為剩余空間分布的不確定性評估相關的設計風險很重要，如果有必要，在其中的不確定性是unacce地區(qū)計劃的新研究接受的。在這一領域的應用，三維建模軟件仍然具有非常有限的能力。比如在gocads，僅是一

6、種“不確定性”，'structural可以處理那些根據(jù)用于時間地震數(shù)據(jù)的深度轉換的速度函數(shù)。認識到這一局限性，教師等。（2006）提出了一種基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)估算地質模型不確定性的程序。不幸的是，他們的做法只能解釋簡單的幾何形狀，如輕輕的疊層，它可以以2.5D模型。本文討論的案例涉及57公里的鐵路隧道的研究，最終將連接FORTEZZA鎮(zhèn)（北意大利布列瑟農）因斯布魯克奧地利。設計走廊占地面積大和強烈的構造部分東阿爾卑斯山脈（圖1），它將穿過隧道，長1.5公里的路段將作為深。一個由歐盟研究基金資助項目中硒和BBT（意大利奧地利鐵路公司項目負責人），大量新的地質和結構數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場收集。在設計走廊意

7、大利方面，這些數(shù)據(jù)包括詳細的地質圖1:10000，甚至1:5000，3000結構測量站、巖相學和微觀結構分析，和其他測量。另一方面，沒有地球物理數(shù)據(jù)的基礎上，已獲得在項目。由于我們的研究項目，傳統(tǒng)的三維地質模型是通過密集的相互連接的垂直和水平截面的網(wǎng)絡開發(fā)。我們開發(fā)了自定義投影算法，主要在arcgiss，為了（1）重建截面結構標準，（2）保證本網(wǎng)絡的橫截面的內部一致性（bistacchi et al.，2004；參見附錄A）。其他的算法已經(jīng)實施，以評估結構的深度投影相關的地質不確定性，這是很少跨深鉆孔檢查（bistacchi et al.，2004；參見附錄A）。在項目結束時，我們認識到，這種

8、傳統(tǒng)的方法，當進行定量和嚴謹?shù)膽B(tài)度，可以提供可靠的結果，證實了我們的預測，通過鉆孔深度在最近證實。另一方面，這種方法非常耗時，需要大量的工作來保證模型的內部一致性，提供了非常差的視覺反饋，進行在處理復雜的三維結構，很難（例如斷層橫切平臥褶皺銳角）。在本文中，除了產生arcgiss擬三維模型，并給出模型的一個整體修訂的初步結果在gocads真實的三維環(huán)境，并討論了這兩種方法之間的差異。特別注意的是多相的韌性和脆性結構的三維模型數(shù)據(jù)的地質不確定性評價模型。2、地質環(huán)境2.1。區(qū)域框架阿爾卑斯山起源于中生代的特提斯洋俯沖閉合（白堊紀始新世）和隨后的歐洲被動大陸邊緣和亞得里亞海之間的碰撞（非洲）活動板

9、塊邊緣（DAL它et al.，2003，參。其中）。這個地球動力學演化產生了碰撞楔，在東方的阿爾卑斯山（圖1）組成，從上到下，對（1）亞德里亞源Austroalpine大陸基底與蓋層推覆構造；（2）在陶恩窗口暴露Penninic系統(tǒng)，包括（2a）蛇綠巖的軸承上schieferhu¨LLE推覆（2B）潛在的歐洲衍生的晚禮服大韋內迪格山齊勒大陸基底（中央片麻巖）和二疊紀中生代蓋覆（下schieferhu¨LLE）。在南方，推- Penninic楔橫向并列的adriavergent南阿爾卑斯山脈（3）沿Periadriatic故障系統(tǒng)，其中，在漸新世，是從地幔源巖漿侵位的上升和地

10、殼優(yōu)惠通道（碰撞后巖漿作用；4）。Penninic推覆疊暴露在西部陶恩窗口的特點是，在區(qū)域范圍內，由兩W向背斜（grossvenedigerzillertal到S和企鵝N），其中芯片麻狀花崗巖（中央片麻巖）和小paraschists（該DACH）是由一個狹窄的向形分離（Greiner向斜）和蛇綠巖和大陸蓋單位（上、下schieferhu¨LLE，分別；砂光機，1929；lammerer et al.，1981；de維奇和巴喬，1982；lammerer，1986；圖1）與向斜本身相關的是事后透入性片理涉及多相剪切帶（Greiner剪切帶；如賽爾威斯通，1988，1993；斯特芬等，2

11、001）。此外，陶恩窗口的南部邊緣的特點是翻倒的聯(lián)系上schieferhu¨LLE覆在暴露的窗口Austroalpine單位南。所有這些褶皺推覆棧Penninic高山的韌性變形變質條件下開發(fā)不同的產品。在西部，中部的片麻巖和相關單位（蓋下schieferhu¨LLE）消失的蛇綠巖上schieferhu¨LLE的下面，由占主導地位的碳質陸源calcschists晚侏羅世早白堊世和minormetamorphic蛇綠巖（主要為綠片巖相變質和罕見的蛇紋巖片）。這'telescopic”消失的傳統(tǒng)解釋是由于溫柔向西插兩背形鉸鏈（例如比吉et al.，1990；賽爾

12、威斯通et al.，1995）。相比之下，德維奇和巴喬（1982）解釋這種情況與自上而下沿北北東向正斷層南南西構造遷移。碰撞Penninic推覆疊是疊加了一個普遍的綠角閃巖相變質作用（砂光機，1911 tauernkrystallisation）晚始新世漸新世早期時代（雖然¨Ni，1999，參。其中）。局部subductionrelated藍片巖相變質作用被保留了下來，由分散的礦物質地的文物證明（核鈉閃石，假象后的柱石；賽爾威斯通et al.，1984；賽爾威斯通，1985；賽爾威斯通和長矛，1985）。漸新世后碰撞巖漿活動記錄在研究區(qū)的花崗閃長巖體（侵入索倫森在Austroalpi

13、ne地下室），騾子長的'lamella”（片狀體侵入沿Pusteria故障的Periadriatic系統(tǒng)的一部分）和安山質巖墻（侵入Austroalpine地下室和上部schieferhu¨LLE calcschists），其產量Rb/Sr年齡在3230毫安云母（博爾西et al.，1972，1978；木¨ller et al.，2001；Mancktelow et al.，2001；圖1）2.2。韌性變形歷史我們的結構的分析使我們能夠推斷出韌性變形歷史的這一部分，不同于陶恩窗口部分由賽爾威斯通重建（賽爾威斯通，1985、1988、1993；賽爾威斯通et al.，

14、1993）和（1990）lammerer。這一地區(qū)的韌性區(qū)域建筑是至少三高山變形階段的最終結果（D1，D2和D3），可在中尺度認可并記錄在上下schieferhu¨LLE，而更多的主管片麻巖一般顯示更少的透入性片理（bistacchi等人，2003）。在海洋和大陸覆蓋序列相D1是由S1面理本地保存在低應變域（相對于后續(xù)變形），一般對應的折疊鉸鏈。它是最有可能的是，D1是唯一的透入性面理在中央片麻巖在區(qū)域尺度。面理S2控制在上限和下限的schieferhu¨LLE區(qū)域尺度和特征礦物組合產生的斜長角閃巖/高溫綠片巖相條件和EW子水平拉伸線理以藍晶石、角閃石、石英巖屑或拉長一些m

15、etaconglomerates鵝卵石。這種構造變質事件中，一個幾乎完成所有的巖性和構造邊界已經(jīng)完成換位。D2褶皺總是顯示傾斜的幾何特征是子水平EW軸（圖。2和3）。后階段D2、靜態(tài)生長的黑云母（tauernkrystallisation，砂光機，1911）與藍晶石和角閃石特征的'garbenschiefer”（束角閃石片巖、細長的棱鏡后的安排），可以發(fā)現(xiàn)在較低的schieferhu¨LLE。在中觀和宏觀相D3結果顯示開闊褶皺E W亞水平軸和浸漬的軸面（圖2）。S3的片理，呈現(xiàn)綠片巖相礦物組合，在Greiner向斜calcschists只有本地開發(fā)（vizze谷），和南方，在

16、翻倒的邊界上schieferhu¨LLE單元和Austroalpine地下室之間。維生素EW子水平拉伸線理是由藍晶石和角閃石microboudinage。2.3。韌性-脆性變形史韌脆性剪切帶SC左旋平移左旋transtensive活性被發(fā)現(xiàn)沿E W向PenninicAustroalpine邊界區(qū)由S3片理。這部由一些漸新世堤壩橫切顯示相同的左旋剪切的證據(jù)。這些發(fā)現(xiàn)與Mancktelow等人的結果一致。（2001）。EW趨勢左旋結構疊加了右旋韌性脆性帶記錄在綠片巖相糜棱巖的布倫納脫離西方上方延伸和相關的剪切帶的剪切運動的一致性。從中新世早期開始，這是運動學驅動Penninic單位剝蝕沿

17、著布倫納低角度拆離和陶恩窗口向東擠壓（賽爾威斯通，1988；Behrmann，1988；ratschbacher et al.，1991）。2.4。脆性變形歷史結構分析的故障（Pusteria西端的Periadriatic輪廓部分）顯示第一變形階段的特征以及W E左旋張扭斷裂。這個階段之后是著名的右旋剪切活動符合在布倫納脫離下盤向東逃逸（Mancktelow et al.，2001；ratschbacher et al.，1991）構造制度沿著Pusteria斷層脆性條件下發(fā)展起來的，但第一階段的年齡尚未得到很好的理解。一個主要的方向ESE剪切帶，稱為“Sprechenstein Val di

18、騾子故障系統(tǒng)”，連接布倫納到支隊Pusteria線（bistacchi et al.，2003，2004）。此故障系統(tǒng)可以從Sprechenstein城堡后面（的維皮泰諾沖積平原南部），通過騾子的山谷，它取代Pusteria故障，在水手谷，它是由一個廣泛的碎裂的地平線在布列瑟農花崗巖證明。Sprechenstein騾子的Val di斷層右旋偏估計可以在4.5公里的北界，在那里它削減Austroalpine上schieferhu¨LLE邊界。向南位移減小到2公里的地方是分區(qū)的多故障顯示厚faultrock視野中（泥和碎裂）。在西邊的陶恩窗口，禮服和大韋內迪格山齊勒背斜是普遍地被陡峭的北

19、北東向SSW和NE向斷裂SW，也把南方的Austroalpine梅拉諾騾子單元和漸新世索倫森巖體。在中觀和大尺度，D2和D3褶皺軸跟隨EW，分水平趨勢。逐步向西的褶皺推覆疊加深（結構更深層次的單位很暴露于東部，但逐漸消失的西部）是由于這種滲透西傾的正斷層系統(tǒng)，定義一個“'staircase”結構已經(jīng)設想通過德維奇和巴喬（1982）（圖4）。3。三維地質建模部門之間FORTEZZA地質建模（n布列瑟農）和意大利奧地利政治邊界進行了考慮結構數(shù)據(jù)和詳細的地質圖的組織在一個地質數(shù)據(jù)庫（GeoDB）實施arcgiss。結構站分別位于2D和地理坐標的GPS的幫助下，利用投影到一個高分辨率的數(shù)字高程

20、模型（DEM）而升高。的地質圖的特點進行檢查，通過GPS數(shù)據(jù)和DEM的投影修正交叉多邊形和折線。鉆孔為精心匹配3D線采用鉆孔測井資料（層位和深度）。在設計走廊意大利方面，數(shù)據(jù)包括約200平方公里的1:1萬地質圖，甚至1:5000比例尺，以及約3000結構站。巖心和地球物理測井的直接觀察，反映了約10000米的連續(xù)取芯鉆孔，進行解釋和綜合測井為代表，并上傳至GeoDB。GeoDB還包括巖石學、地球化學等綜合信息的組織，在項目的第一階段，在開始使用真正的3D建模軟件（gocads），我們開發(fā)了一套算法arcgiss（圖5），使不同的地理坐標的幾何特征（點、線、多邊形）被投射在所選擇的方向以相交的任

21、意位置的地質剖面圖和定位（適用于垂直、水平和斜截面）。這個過程是高度自動化的，用戶可以使用幾個命令來進行大數(shù)據(jù)集的項目。每個記錄GeoDB投射方向的存儲在數(shù)據(jù)庫的兩個領域切入/趨勢值。在原則上，每一點都可以沿著特定的方向投射。投影過程有些類似，由德肯普提出（1998）誰使用術語“'linear傳播函數(shù)”來描述這一過程的三維地理坐標投影特征選擇軸（過程執(zhí)行傳統(tǒng)圖形構造地質學家）。此外，我們的算法自動計算每個投影線與一個給定的截面，這一過程的最終結果的交集是按照1:1的比例在表面上觀察到所選擇的截面特征嚴格控制翻譯（圖6）。有了這個算法，它是可能的，項目的任何類型的幾何特征。但這種方法，是

22、地質邊界項目痕跡特別有用（線）和結構的觀察（如點代表床上用品/理態(tài)度屬性）。對于結構的觀測，在橫截面中的平面結構元件的表觀傾角計算也需要考慮，這是通過投影算法完成。截面重建的最后一步由在解釋工作的預測數(shù)據(jù)，也考慮到交叉和聚類的影響。進行這種解釋，闡明插值和外推的差異。通過這個開放的、適應性強的方法，我們可以選擇每一個地質結構特征的有意義的投影方向，存儲這個方向在GeoDB作為特征本身的屬性并重復項目的大量數(shù)據(jù)在許多不同的截面，垂直和水平，形成一個密集的網(wǎng)絡，使一個很好的約束擬三維模型重建。一個投影方向的選擇是嚴格相關的每個特征的地質性質。在下面的討論中，我們描述了我們如何處理的主要類別的地質構

23、造。它也表明這種方法可以很容易地轉移到一個真實的三維環(huán)境像gocads建模。3.1。陶恩窗口的大型褶皺最復雜的問題的重構延性結構的區(qū)域被意大利北部地區(qū)的代表，在陶恩窗口Penninic單位暴露。初步觀察和文獻顯示，在區(qū)域范圍內，在這方面的褶皺的特點是一個相當規(guī)則的圓柱形幾何。這是支持的實地觀察進行了連續(xù)曝光，高達1500米，并在2000多個結構站收集的方向數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。這是有利條件，結果從一個高度同軸的應變場，這是該地區(qū)三碰撞后變形，在斜長角閃巖綠片巖相條件（階段D2和D3）。在GeoDB收集定位數(shù)據(jù)的詳細分析表明，幾種不同的空間域，表現(xiàn)出韌性面料數(shù)據(jù)異方向（面理和拉伸線理），可以確認。這樣

24、的結構域對應于大的子垂直的正常故障的大的均勻塊。從構造和遺傳的角度來看，這些大的領域中，強烈的韌性變形所產生的同軸圓柱狀褶皺，后來是捷徑，但不中斷，通過定期的正斷層系統(tǒng)。另一方面，從幾何的角度來看，這里的條件適合于描述在理論方面的cylindrism延性結構，至少在斷層斷塊邊界。對cylindrism理論有其在西部阿爾卑斯山脈的結構經(jīng)典重建最壯觀的應用（寧帶）的A（1911）。作者重構圖7所示通過簡單地假定區(qū)域規(guī)模的褶皺樞紐線可以直線投影的深度沿使框圖。這個概念已經(jīng)重新被許多作者（DAL它，1934；埃舍爾et al.，1997），最近也被轉換成數(shù)學術語，適用于自動投影技術（schetsela

25、ar，1995；德肯普，1998；bistacchi et al.，2004）。我們的分析的第一步是結構均勻域（圖的定義。8和9）。這些區(qū)域的一階邊界是主要的故障。二階邊界，劃分小的子域名，一般都是集中在變化球織物定向參數(shù)局部強區(qū)。如果方向的變化是漸進的，則明顯的二階邊界的精確位置可能是有點主觀的。最后，利用方向統(tǒng)計準則，對該子分區(qū)的質量進行了檢驗，并在某些情況下，以交互方式改變子域的空間擴展以細化結果。收集在使用arcgiss GeoDB空間分析功能和專用軟件統(tǒng)計數(shù)據(jù)定位結構進行了分析。在這個迭代過程的結束，一個非常高的結構的均勻性，達到每個子域。在定義結構均勻的區(qū)域，該項目的第一階段用ar

26、cgiss腳本（圖5）項目跟蹤地質邊界和地理參考的3D結構數(shù)據(jù)上的垂直和水平橫截面。一個特定的投影方向被選擇為每個均勻的域，并歸因于每個功能；地質邊界痕跡表示的線和結構觀測點。在一般情況下，投影方向對應于D3褶皺軸的平均方向（圖10），這是子2折疊軸線平行，從共軸變形歷史的劃線。約2000個結構站和幾個地質邊界的痕跡，每一個與一個特定的姿態(tài)，在垂直和水平的橫截面用于隧道設計。這種投影技術容易復制，gocads，用“'extrusion”算法的地質界線的痕跡（如“'tube”gocads標準命令或“'fault表面曲線+ azidip”的地圖可視化apel1），從而避免了

27、繁瑣的施工的幾個截面。如果一個以上的跟蹤是可用的一個單一的表面，這個過程產生不同的表面部分，這可以最終橋接和合并。由此產生的解釋表面自動代表折疊的層與折疊軸平行的平均值在每個子域確認。當在三維可視化這些表面顯示出非常高的程度cylindrism，我們傾向于認為他們是一個高度平滑的概念模型。進一步完善了，考慮到野外觀察和其他結構或地層約束執(zhí)行離散光滑插值時（DSI）槌，2002）。在這個視圖中，通過擠壓強烈的圓柱面可以看作是一個有用的第一猜測為了與基于結構的遺傳理解概念模型指導DSI（圖11）。當外推表面結構的深度以下有必要構建每個結構均勻域為了明確限制的折疊表面形狀的至少一個截面數(shù)據(jù)字段。3.

28、2。脆性斷裂網(wǎng)絡根據(jù)觀察，在這方面的東部阿爾卑斯山的主要故障是高角度正常斷層的一個非常普通的平面幾何（一個結論是支持的非常一致的實地觀察），故障最初被視為平面表面。這最初的假設是仔細檢查和更正的子劃分較大的斷層進入平面的修補程序，令人滿意地近似的實際故障輕輕彎曲的。由于斷層面有時顯示在垂直于構造運輸方向的波浪形（一種大型的條紋），斷裂的痕跡（一個與地形表面的斷層面交叉）優(yōu)先投影深度或到截面沿滑移矢量（構造的運輸方向的顯微構造觀察手段重建）。這些建模的任務是實施該項目的第一階段使用arcgiss腳本。作為一個結果，我們能夠項目約250個故障的表面，每一個與一個特定的態(tài)度，到垂直和水平的橫截面用于

29、隧道設計。在項目的第二階段，這種投影技術很容易復制，gocads要么（1）突出一份斷層在所需的方向，然后創(chuàng)建兩線甚至更容易通過之間的表面（2）采用“'extrusion”算法的故障痕跡（如“'tube“gocads標準命令或“'fault表面曲線+ azidip”在地圖可視化的apel1）。斷層的投影，無論是否實現(xiàn)偽3D（arcgiss）或三維（gocads），僅為假設的一樣好，這在很大程度上取決于結構的觀察。為此，在為了區(qū)分故障GeoDB表面部分收集到的定位數(shù)據(jù)進行詳細的統(tǒng)計分析可以精確地近似平面。在網(wǎng)絡故障模型的改進，從擬三維模型（arcgiss）的真三維模型（go

30、cads），已在可視化和斷層和斷層和褶皺的地質界線之間的相交關系復雜三維重建領域完成的，而不是在單一故障建模領域的表面。3.3。的Periadriatic線侵入體一些巖漿體暴露在Periadriatic斷層系統(tǒng)顯示主要侵入邊界，在深度的投影可以被認為是不可靠的由于他們的不規(guī)則幾何體。例如，索倫森鈣堿性巖體的侵入邊界的特點是典型的具有證據(jù)的回采淺入侵的結構，如在巖漿體屋頂?shù)鯄媻A雜，密網(wǎng)脈，等這個邊界很不規(guī)則、可預見的在地圖比例尺的幾何形狀（1:10000）。沒有任何獨立的信息對他們的行為在深度（地球物理學、鉆孔等），在這些邊界的深度外推是純粹的投機。因此，我們選擇的項目這種界限只是沿著垂直線，因

31、為他們布設在平移構造環(huán)境，但一個非常高的程度的不確定性是隱含的。4、地質不確定性的評價當處理的不確定性與投影到表面的地質結構的深度的估計時，有一個顯著的差異之間的內插的數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)點是本領域內，和外推以外的這一領域。在插值，表面形狀的強烈約束自己的數(shù)據(jù)和不確定性可以在嚴格的統(tǒng)計基礎上定義（統(tǒng)計學）。相反，當它是必要的推斷遠離數(shù)據(jù)點，對曲面的整體形狀的一些假設必須。換句話說，一個確定的模型必須被定義。此模型部分基于可用的數(shù)據(jù)點，但它也強烈影響的基本遺傳地質-構造模型，這是一般定義后考慮的大量的定量和定性觀測，加權的知識和經(jīng)驗的結構地質學家的假設。確實是有根本區(qū)別的'datadriven”

32、插值和''knowledge-based”外推，不應進行評估。從這個角度來看，在應用地質統(tǒng)計學方法估算的不確定性（外推嘗試很et al.，2006）應被視為潛在的誤導性，因為它們沒有反映的內插和外推的基本區(qū)別。在下面的討論中，我們展示了如何預測的不確定性為不同類別的結構在布倫納地區(qū)認可（推力、故障、折疊邊，侵入邊界）進行了評價。4.1。平面表面（斷層）在3.1節(jié)中，我們描述了基本的投影在高角度正斷層深度的地質模型和幾何模型，以西方的陶恩窗口。每個故障分為補丁，可以建模為平面的表面，并簡單地沿傾角投影，或沿滑移矢量（雙向幾乎重合，給定的正斷層運動學）。不確定性與這種模式主要取決于

33、兩個參數(shù)：控制點的位置的不確定性（的斷層露頭角）和不確定性（不確定的態(tài)度，如圖12所示）。在山區(qū)有良好的風險，在山區(qū)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，三維位置的控制點是已知的高位置精度和第一來源的不確定性是可以忽略不計。角的不確定性，可以根據(jù)故障表面的姿態(tài)測量的均勻性進行評估，并在關系到故障跟蹤的整體形狀。確定一個真正的平面故障平面的高度和面積上的一個真正的平面故障的故障跟蹤應表現(xiàn)出有限的不確定性的故障平面的態(tài)度（圖。12和13）。另一方面，曲線的故障跟蹤可能表明不規(guī)則形狀的故障表面，這意味著更高程度的不確定性。當斷裂帶的接觸不好，角度和位置的不確定性可以同時占通過定義一個“'buffer卷在猜測斷層面，然

34、后模擬端成員的立場和態(tài)度，允許在這個范圍內（圖12）。無論模型的不確定性估計，在應用中，如隧道，它是重要的是能夠表達一個投影的線性不確定性（例如，在米）在一個給定的位置在空間（例如，設計深度的隧道）。這可以很容易地通過簡單的三角關系。在項目的第一階段，我們實現(xiàn)了一個簡單的算法，能夠繪制在一個給定的深度緩沖區(qū)的人口arcgiss故障痕跡（圖14）。這是非常有用的，當構建一個橫截面的設計深度的隧道，這是由設計團隊定義的最終路徑的隧道（圖15）。在一個真實的三維環(huán)境（gocads），預測的不確定性（膿）可以很容易地計算的表面定義故障的補丁屬性代表一個彩色圖（圖16）。在這種表示中，它是明顯的，給定的

35、角的不確定性（金），钚是一個線性函數(shù)的深度低于表面提供的故障平面是平坦的。4.2。規(guī)則褶皺表面（圓柱狀褶皺）在圓柱形折疊表面形狀的不確定性取決于多個參數(shù)比平面。即使在一個簡單的圓柱狀褶皺模型，不確定性的來源與（我）的褶皺軸的方向和（ii）在垂直于軸線的截面形狀的褶皺。第一個參數(shù)控制的方向平行的褶皺軸的折疊層的態(tài)度。二個參數(shù)是相關的折疊的多層（例如，類似的與平行的褶皺）的流變行為，并連續(xù)地控制層的態(tài)度，在增加的距離從褶皺軸。多相折疊也可以占在這個簡單的模型，但不同變形階段的褶皺軸平行（3型疊加褶皺、拉姆齊和胡貝爾，1987），在這一領域的西陶恩窗口（圖17）。將概念推廣到平面表面，這是自然的，它

36、是一個線性增長的水平投影不確定性的地區(qū)的倍，增加距離從數(shù)據(jù)點的部分。這樣的計算是很難在一個二維環(huán)境中執(zhí)行，因此，在第一階段的項目沒有進行。在那個階段，不確定性進行了評估，定性，而不是半定量。在一個真實的三維環(huán)境下工作時，（gocads）之間的距離的計算是簡單的三維點。對于輕輕折疊的表面，這將是足夠的計算已知的數(shù)據(jù)點（控制點）和沿直線的表面（圖18）節(jié)點之間的距離。不確定性可以通過簡單的乘法計算距離的“'uncertainty梯度”參數(shù)定義根據(jù)地質學家的經(jīng)驗或實驗利用鉆孔數(shù)據(jù)（圖19）。4.3。不規(guī)則的表面（巖體）淺到中-巖漿侵入體的邊界通常表現(xiàn)出相當不規(guī)則的幾何形狀，由于復雜的入侵過程

37、的性質。在索倫森巖體的情況下，沒有可靠的結構標準可以外推深度定義。此外，缺乏任何結構模型的投影可以防止建立任何不確定的估計標準。鑒于此，我們定義了一個“'buffer面”，根據(jù)定性的估計基于經(jīng)驗和“共同意識”，可能是“錯誤”的含量的邊界。5討論。東方的阿爾卑斯大部門的三維地質建模進行了使用兩種不同的方法（在arcgiss環(huán)境和gocads真三維模型三維建模）突出了根本的區(qū)別'data-driven”插值和'knowledgebased”外推，差異需要考慮不確定性的估計。在插值的情況下，對插值曲面的形狀是強烈約束自己的數(shù)據(jù)和不確定性可以準確統(tǒng)計的基礎上定義的（統(tǒng)計學）。相

38、反，當它是必要的推斷遠離數(shù)據(jù)點，某種確定性模型必須定義。這種模式是基于大量的定量和定性的觀察，并受結構地質學家的知識和經(jīng)驗的影響。在這種情況下，不確定性是基本上依賴于假設的基本結構地質模型，并估計其不確定性，必須進行相應的。任何定量的三維建模方法，但是實施的，應當明確說明的基本區(qū)別'interpolation”和“'extrapolation”。特別是在第二種情況下，由結構的地質學家所作出的選擇應追溯到在建模工作流程和它們的相對重要性，可以包含在評估不確定性的結果地質模型。一個交叉驗證的研究是有用的，以評估如何良好的不確定性估計，但在深度的數(shù)據(jù)的密度是不足夠的情況下研究。雖然第

39、一個目標控制重建地質模型的基礎上，明確定義的結構標準已在這兩種建模方法獲得（截面網(wǎng)絡定制arcgiss與gocads真三維模型），其他重要的結果仍然只限于一個不同的建模平臺。特別是，真實的3D建模軟件（gocads）更加強大到生產力（需要建立一個模型的時間）和可視化效果有關。另一方面，目前，更完整的估計與外推在深度的不確定性，原則上可以更容易地進行在地理信息系統(tǒng)環(huán)境下定制的專用腳本。對項目的確認和記錄在這個項目中使用的數(shù)據(jù)是在兩個映射活動收集，在2000和2004，由歐盟資助研究經(jīng)費和BBT SE，意大利奧地利鐵路公司在布倫納basistunnel項目負責，這種幫助是公認的。第一地質模型的草案

40、提出了這里是由CFR發(fā)達（AHA費拉拉ricerche）工作組和交付BBT硒作為這個項目的結果。該模型在二維，使用相互連接的垂直和水平橫截面構造主要在arcgiss通過定制開發(fā)的地質構造算法的網(wǎng)絡。帕多瓦大學表示感謝的資金目前的三維建模研究項目（Progetto di Ateneo號cpda052291 - modellazione 3D dell'assetto geologico strutturale鋁緣是德拉孔DEI金牛座（ALPI orientalis）- 2006 / 2007），這是從BBT SE獨立開發(fā)。在這個項目中，我們開發(fā)了特別注意研究的三大領域gocads真正的三維地質模型：（1）復雜的多相的韌性和脆性結構建模，（2）在三維模型數(shù)據(jù)的不確定度評定和現(xiàn)場地質（3）對基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的復雜地形的三維地質建模簡化創(chuàng)建工作流。GOCAD研究組和地球決策科學表示感謝歡迎帕多瓦大學進入GOCAD聯(lián)盟（http：/ / ）。阿佩爾是承認并感謝提供網(wǎng)上地圖可視化插件gocads（http:/www.geo。涂弗萊堡。德/ apelm /地圖可視化HTM）。我們感謝厄恩斯特schetselaar和匿名審稿人的有見地的評論大大改善這手稿。我們感謝西蒙Crowhurst的英文文本和有用的科學討論修改。附錄A結構元素三維外推的工具在下面，我們處理的