基于Voxler平臺在巖溶勘察三維可視化解釋技術(shù)的研究與應(yīng)用

（四川中成煤田物探工程院有限公司，四川成都 610072）

0.引言

高密度電法對于地下埋深100m以淺巖溶勘察效果分辨率較高，它是根據(jù)地下巖石的電性差異為基礎(chǔ)，觀測與研究同一測點下垂直方向不同深度范圍巖層視電阻率的變化規(guī)律，廣泛運用于二維地質(zhì)斷面測量與解釋。但在川南巖溶地區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，僅僅依靠二維反演剖面不能直觀地反映巖溶等異常區(qū)域的產(chǎn)狀、規(guī)模、空間位置與形態(tài)，利用Voxler平臺進行三維可視化數(shù)據(jù)處理，相對于二維反演圖更直觀，立體顯示物探成果，為鉆井設(shè)計提供有效的地質(zhì)依據(jù)。

1. Voxler平臺軟件簡介

Voxler是一款使用非常廣泛的三維地球物理建模軟件，通過該軟件，可以將自己的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維的模型數(shù)據(jù)，通過簡單易懂的圖像信息提供直觀的地球物理信息，主要用于展示三維體的透視關(guān)系和在空間中展布三維數(shù)據(jù)點，Voxler軟件的計算模塊包括三維網(wǎng)格化、重采樣、多點陣操作，可以繪制三維散點圖、影像切片、體積渲染圖、等值線圖、等值面模型等即可實現(xiàn)三維可視化的目的[1-3]。

2.項目概況

工區(qū)從地表至基底，依次為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組、飛仙關(guān)組等地層。

嘉陵江組地層由白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r組成；下部由泥質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚305m～559m，溶蝕裂隙和巖溶管道極發(fā)育，含水較豐富，最大泉水流量637.5L/S，為富水性的巖溶強含水層。

飛仙關(guān)組地層分為5段，上部(T1f3-5)以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，夾薄層粉砂巖及細砂巖，厚290m～495m，淺部含風(fēng)化裂隙水，深部為隔水層；下部(T1f1+2)為砂質(zhì)泥巖、泥巖夾中厚層細、粉砂巖及石灰?guī)r，厚90m～165m。裂隙及灰?guī)r中的溶蝕小孔較發(fā)育，泉水流0.001L/S～3.75L/S，鉆孔抽水單位涌水量0.0000581L/S·m～0.224L/S·m，為弱含水層。

3.三維可視化解釋技術(shù)應(yīng)用與研究

在實現(xiàn)三維可視化模型前，首先要對采集的數(shù)據(jù)進行整理編輯，將其轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)體（即4列，分別為三維空間X、Y、Z坐標及視電阻率值）。具體如下流出：通過瑞典RES2DINV反演導(dǎo)出具有二維X、Z方向坐標及對應(yīng)的視電阻率值，通過SUFUER軟件添加Y方向坐標，即根據(jù)測線間距及測線相對位置關(guān)系即可得到所需數(shù)據(jù)組。

（1）三維散點圖繪制，如圖1所示。

在數(shù)據(jù)網(wǎng)格化之前進行三維散點圖繪制，可將原始數(shù)據(jù)在三維空間上立體顯示出來，并通過將色階由冷色調(diào)向暖色調(diào)過渡，可大體查看鉆井下方原始電性特征，為下一步數(shù)據(jù)處理提供依據(jù)。

（2）影像切片、體積渲染圖繪制。將三維數(shù)據(jù)體采用反距離為Power方法進行網(wǎng)格化，該方法不會推斷超出數(shù)據(jù)的Z范圍，所以數(shù)據(jù)集井的實際最小值和最大值，可以指定數(shù)據(jù)體的各向異性，其gridder可以把權(quán)重對在特定方向的晶格結(jié)點，雖可能產(chǎn)生同心圓周圍的高低值，但可增加平滑值的傾向進行處理擬合。如圖2、圖3所示。

圖2 影像切片圖

圖3 體積渲染圖

通過繪制水平方向及垂直方向不同影像切片，可以圈定出低阻異常體平面展布范圍在里程280m～380m，垂向展布范圍在埋深30m～60m。

通過繪制體積渲染圖，可以看出整體視電阻率呈現(xiàn)中高阻的電性特征，為嘉陵江組灰?guī)r的電性反映，而在中深部存在一明顯的低視電阻率異常，為充水巖溶所引起。

（3）三維等值線切片圖繪制。如圖4所示。

圖4 三維等值線切片圖

圖4為沿地層傾角不同深度三維等值線切片圖，通過該圖可以較為真實的反映地層地電信息。低視電阻率等值線隨著深度增加明顯增強，說明異常區(qū)存在一定的連通性，在空間立體關(guān)系上效果較為明顯。

（4）三維等值面圖繪制。

通過各巖性及地質(zhì)異常體的物性統(tǒng)計及反演結(jié)果，得出該工區(qū)低視電阻率異常范圍為小于16Ω·m（101.2）為充水巖溶所引起。將小于16Ω·m（101.2）繪制三維等值面圖，可較好突顯異常體在空間位置上的展布形態(tài)。下圖為三維異常體等值面圖，通過統(tǒng)一參數(shù)選擇、傾斜、調(diào)整視角，反映出巖溶通道的產(chǎn)狀、形態(tài)。如圖5所示。

圖5 三維等值面不同視角效果圖

通過三維等值面異常成果圖，綜合圈定出了2條地下淺部巖溶通道。W1巖溶通道從鉆孔下方通過，平面發(fā)育長度約80m，發(fā)育走向為東南——北西向。W2巖溶通道在鉆孔北側(cè)，平面發(fā)育長度約80m，發(fā)育走向為近東西向。因此在前期的鉆井施工過程中，注意做好防范措施。

4.結(jié)語

（1）通過實際運用，Voxler平臺對于異常體在三維空間展示上有較好的效果，直觀性和立體性較強，從三維可視化圖對異常體的顯示更加具體和明顯。

（2）Voxler平臺繪制的影像切片、體積渲染圖，可以從宏觀上、縱向、橫向分析視電阻率的變化特征。

（3）Voxler平臺繪制的等值線圖，可以顯示任意深度、任意角度的視電阻率變化情況，可更好的反映地層地電特征。

（4）Voxler平臺繪制的等值面圖，可直接反映出低視電阻率異常體的空間展布形態(tài)，圈定巖溶通道的產(chǎn)狀、規(guī)模等，在川南巖溶地區(qū)勘察具有一定優(yōu)勢，三維可視化處理高密度數(shù)據(jù)可行。

（5）本文僅以高密度電法探測川南地區(qū)淺部巖溶發(fā)育規(guī)律為例，探討了Voxler在三維可視化解釋技術(shù)應(yīng)用與研究，該方法亦適用于其他物探方法三維數(shù)據(jù)體的繪制。