PosterPDF Available

Modele geologiczne 3D-integracja danych geologicznych i innych danych przestrzennych na przykładzie cyfrowego modelu geologicznego pokrywy osadowej Basenu Lubelskiego, wysadu solnego Inowrocław i modelu kopalni Kłodawa

Authors:

Abstract

Cyfrowe modele struktur geologicznych są formą integracji danych przestrzennych (wgłębnych i powierzchniowych), umożliwiającą na tyle znaczące skrócenie czasu potrzebnego na operacje obliczeniowe, że stanowią one jakościową zmianę w możliwości prowadzenia badań, ocen i analiz środowiskowych, w tym weryfikacji różnych scenariuszy przebiegu procesów naturalnych i przemysłowych. Z tego też powodu stały się one kluczowym elementem dalszego rozwoju technologicznego dziedzinie zintegrowanej kartografii geologicznej. Obliczanie przestrzennego modelu struktur geologicznych pozwala na zaawansowaną kontrolę jakości i sposobu wykorzystania danych źródłowych – możliwe jest określenie typu granic pomiędzy poszczególnymi powierzchniami stratygraficznymi (n.p. zgodne czy erozyjne) oraz kontrola zgodności powierzchni w punktach referencyjnych takich jak przecięcia profili sejsmicznych z otworami wiertniczymi. Podczas konstrukcji modelu możliwe jest nadanie różnych „wag” różnym punktom referencyjnymi, np. danym z wierceń można przypisać większą wagę niż interpretacjom przekrojów geologicznych. Opracowany model strukturalny można wypełnić siatką sześcianów – Sgrid – zawierających informacje parametryczne: złożowe, litologiczne, itp. Na podstawie informacji o litologii, z wierceń i krzywych karotażowych, stosując metody geostatystyczne i porównawcze, można wymodelować rozprzestrzenienie litofacji czy parametrów (ciągłych i nieciągłych) w obrębie brył modelu. Metody te pozwalają na stworzenie modeli kodujących prawdopodobieństwo występowania facji czy parametrów w każdym punkcie modelowanej przestrzeni, co stanowi ogromną, jakościową różnicę, w porównaniu do tradycyjnych, deterministycznych metod kartograficznych. Co więcej, narzędzia informatyczne stworzone na potrzeby przemysłu górniczego, głównie naftowego, są dziś na tyle dojrzałe i uniwersalne, że możliwe jest ich wykorzystanie w różnych zagadnieniach geologicznych i środowiskowych. Poniżej w skrócie opisujemy przykłady wykorzystania tych możliwości w projektach prowadzonych w Laboratorium Modelowania Struktur i Procesów Geologicznych PIG-PIB. Basen Lubelski jest, od wielu lat, obiektem badań klasycznej kartografii geologicznej. W wyniku prowadzonych prac powstał szereg map geologicznych nawiązujących głównie do problematyki złożowej, związanej z eksploatacją węglowodorów oraz węgla kamiennego (Bogdanka). Obszar basenu opisują też geologiczne i geofizyczne dane źródłowe (np. otwory wiertnicze, dane sejsmiczne, grawimetryczne itp.). Ich integracja w jednej przestrzeni roboczej umożliwiła modelowanie basenu w różnych rozdzielczościach lokalnych, spójnych z regionalnym modelem ramowym. To z kolei pozwala na analizę interakcji różnego rodzaju działalności podziemnej i powierzchniowej, umożliwiając racjonalne jej planowanie i lokalizację. Wysad solny Inowrocław może zostać określony mianem wzorcowej formy solnej należącej do struktur kompleksu cechsztyńsko-mezozoicznego centralnej Polski, powstałych w wyniku działania tektoniki solnej (halotektoniki i halokinezy). Model wysadu opracowany w PIG-PIB jest doskonałym przykładem integracji różnego rodzaju danych geologicznych i powierzchniowych, gdyż do jego wytworzenia, oprócz danych geologicznych, użyto również danych satelitarnych PSInSAR, opisujących mobilność powierzchni topograficznej nad wysadem. Umożliwiło to poprawę jakości analizy zagrożeń ruchami powierzchniowymi, poprzez precyzyjne ich powiązanie z informacją przestrzenną o budowie geologicznej wysadu. Zaproponowana w 2008 roku przez zespół modelowania przestrzennego 3D PIG-PIB koncepcja budowy zintegrowanego systemu informatycznego opartego na oprogramowaniu typu open source została przygotowana celem monitoringu i oceny zagrożeń wodnych w kopalni soli Kłodawa. Dane źródłowe, oprócz archiwalnych danych geologicznych (w tym fizyko-geochemicznych) obejmowały również dane górnicze i geodezyjno-kartograficzne, w tym dane dotyczące infrastruktury kopalni. Zakres pozyskanych do bazy danych pozwalał na uzyskanie różnego typu informacji przetworzonych, m.in. wykresów aktywności zjawisk wodnych czy gazowych, zmiany wyrobisk itp. Pozyskane dane umożliwiły wizualizację rozmieszczenia zagrożeń wodnych na planie rozmieszczenia wyrobisk i infrastruktury kopalni oraz wybranych elementów budowy geologicznej. Poprzez systematyczne uzupełnianie bazy danych informacjami o budowie geologicznej wysadu, model ten mógłby zostać rozbudowany o litosomy solne o zadanych parametrach surowcowych. Taki model pozwoliłby na ocenę ryzyka wystąpienia nowych i aktywizacji starych zagrożeń wodnych i gazowych oraz na racjonalne planowanie kierunków prac wydobywczych i planów perspektywicznych kopalni. Powyższe przykłady pokazują w jaki sposób analiza danych w środowisku przestrzennym umożliwia porównywanie w jednym obszarze dużej ilości zróżnicowanych danych, eliminację niezgodności oraz dobór obszarów reperowych (o największej koncentracji danych). Co istotniejsze, analiza tego typu pozwala określić zależności pomiędzy procesami zachodzącymi w tej samej przestrzeni, mającymi na siebie wzajemny wpływ, które byłyby często nieuchwytne w tradycyjnej analizie skupionej na odrębnych problematykach. Narzędzia do analizy przestrzennej danych geologicznych są ponadto nieocenioną pomocą wszędzie tam, gdzie istotne jest określenie prawdopodobieństw – czy będzie to prawdopodobieństwo wystąpienia zjawisk niepożądanych czy też prawdopodobieństwo występowania mineralizacji złożowej. Abstract Data integration within 3D geological models – case studies of Lublin Basin, Inowrocław salt diapir and Kłodawa salt mine 3D models of geological structures are a very convenient form of integration of several types of geologic and non-geologic data. They are a game-changer in terms of cutting down amount of time required for analysis of data – substantially enough to permit novel analyses to be carried out, including testing of natural and industrial processes scenarios, interactions between different processes as well as probability calculations in an analyzed 3D space. This is the reason why 3D geological models became a key element in technological advancement of integrated geological cartography. In this work we present a few examples that exploit those new possibilities of data integration through a geological 3D model. We look at a regional 3D model of the Lublin Basin that allows to assess overlaps between different forms of subsurface activity, we present a model of the Inowrocław salt diapir – exploring links between the geology and motion of the topographic surface, and we also discuss a model of mine infrastructure and gas and water hazards in Kłodawa.
P
A
Ń
S
T
W
O
W
Y
I
N
S
T
Y
T
U
T
B
A
D
A
W
C
Z
Y
Modele geologiczne 3D – integracja danych geologicznych i innych danych przestrzennych
na przykładzie cyfrowego modelu geologicznego pokrywy osadowej Basenu Lubelskiego,
wysadu solnego Inowrocław i modelu kopalni Kłodawa
Jacek CHEŁMIŃSKI, Grzegorz CZAPOWSKI, Zbigniew MAŁOLEPSZY, Łukasz NOWACKI, Urszula STĘPIEŃ, Ewa SZYNKARUK
PAŃSTWOWY INSTYTUT GEOLOGICZNY-PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY , ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa- grzegorz.czapowski@pgi.gov.pl; ; urszula.stepienjacek.chelminski@pgi.gov.pl; zbigniew.malolepszy@pgi.gov.pl; lukasz.nowacki@pgi.gov.pl @pgi.gov.pl; ewa.szynkaruk@pgi.gov.pl
Okno bazy umożliwiająca wprowadzanie analiz dla
porowatości i gęstości
Lokalizacja modelu
3D
geologicznego pokrywy osadowej
Basenu Lubelskiego
Baza danych otworowych modelu 3D
konstruowanie modelu parametrycznego -
porowatość
Baza danych projektu posłuży do wykonania przestrzennego, modelu
basenów sedymentacyjnych zawiera informację o lokalizacji, stratygrafii i
litologii otworów wiertniczych, pobrane z Baz Danych PIG-PIB (CBDG i
Bank Hydro). W ramach projektu jest uzupełniana o dane parametryczne
takie jak porowatość i gęstość, oraz o informacje o środowiskach
depozycyjnych, stratygrafii sekwencji, analizach petrograficznych.
Wiercenia zaimportowane do bazy posiadają unikalne ID, dzięki któremu
po zakończeniu projektu informacje zgromadzone w bazie zostaną
przekazane do CBDG wzbogacając zasoby danych o nowe informacje.
A
B
Q
Trz
Cr
Cr
T
Pws1
Pcg1
J
T
Pcg2
Pcg1
Trz
Trz - TrzeciorzędTrz - Trzeciorzęd
Cr
J
T
Pcg1
Q
Q - CzwartorzędQ- Czwartorzęd
Cr - KredaCr - Kreda
J - JuraJ- Jura
T - Trias
POLAND
Podstawową zaletą oprogramowania do prezentacji
wyników modelowa jest prostota w obsłudze i małe
wymagania sprzętowe. Spełniającym te wymagania jest
program Geo3D opracowany został przez Z. Małolepszego
oraz K. Wróbla w ramach projektu MNiSW, przeznaczony
jest do prezentacji przestrzennych modeli obrazujących
wgłębną budowę geologiczną, oraz rozbudowany w
ramach projektu: “3D cyfrowy model geologiczny pokrywy
osadowej Basenu Lubelskiego”. Podstawową zaletą
programu jest bardzo przyjazny i łatwy w obsłudze interfejs
umożliwiający prezentację modeli w formie
trójwymiarowych brył, oraz generowanie przekrojów i profili
geologicznych w dowolnie wybranych lokalizacjach.
Kluczową cechą, która zadecydowała o wykorzystaniu
aplikacji Geo3D jest możliwość importu obiektów
zapisanych w formacie programu gOcad, który stanowił
podstawowe środowisko pracy przy opracowaniu modelu
przestrzennego.
Prezentacja MODELI 3D
Karbon
Górny DewonGórny Dewon
Dolny i Środkowy Dewon
Sylur
Ordowik
Kambr
Prekambr
WERYFIKACJA
BAZA DANYCH
PROCES MODELOWANIA
Lokalizacja modelu geologicznego wysadu solnego
“Kłodawa”
Pozyskane dane umożliwiły wizualizację rozmieszczenia zagrożeń
wodnych na planie rozmieszczenia wyrobisk i infrastruktury kopalni oraz
wybranych elementów budowy geologicznej. Dodatkowo poprzez
systematyczne uzupełnianie bazy danych informacjami o budowie
geologicznej wysady możliwa będzie budowa modelu 3D dla wybranych
partii złoża, zawierających wydzielone litosomy solne o zadanych
parametrach surowcowych.
Utworzony model 3D na podstawie danych zgromadzonych w bazie
pozwoli na ocenę ryzyka wystapienia nowych i aktywizacji starych
zagrożeń wodnych i gazowych oraz pozwoli na racjonalne planowanie
kierunków prac wybobywczych i planów perspektywicznych kopalni
Zaproponowana w 2008 roku koncepcja budowy
zintegrowanego systemu informatycznego opartego na
oprogramowaniu typu została przygotowana
celem monitoringu i oceny zagrożeń wodnych w kopalni soli
Kłodawa.
Dane wsadowe bazy składały się głównie archiwalnych
geologicznych ( w tym fizyko-geochemicznych), górniczych
i geodezyjno-kartograficznych. Zakres pozyskanych do
bazy danych pozwalał na uzyskanie różnych interpretacji
m.in.. wykresów aktywności zjawisk wodnych czy
gazowych, zmiany wyrobisk itp..
open source
Model 3D: rozdzielczość pionowa 50m, pozioma 1000
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
ResearchGate has not been able to resolve any references for this publication.